Fotokatalytische reacties, die chemische transformaties ontsluiten onder milde omstandigheden die niet beschikbaar zijn voor conventionele grondtoestandroutes, kan het energieverbruik besparen en de intrinsieke veiligheid van de processen verbeteren. Als duurzame en koolstofarme technologie, het heeft een hoog potentieel in het streven naar koolstofpiek en koolstofneutraliteit.

Continue stroomchemie kan, grotendeels, migreren van het "lichtbeperking"-probleem in traditionele batchprotocollen, en het gebruik van heterogene fotokatalyse kan de nadelen van moeilijke katalysatorterugwinning in homogene systemen overwinnen. Echter, effectieve behandeling van de vaste fotokatalyse in continue stroom blijft nog steeds een uitdaging.

In een studie gepubliceerd in de Tijdschrift voor chemische technologie , een team onder leiding van Prof. TANG Zhiyong en Assoc. Prof. ZHANG Jie van het Shanghai Advanced Research Institute van de Chinese Academie van Wetenschappen rapporteerde een nieuwe benadering om de vaste fotokatalyse in continue stroom te gebruiken zonder verstopping door het gebruik van een gas-vloeistof-vaste gesegmenteerde stroom. Deze aanpak, bezit van de binnenrecirculatie in vloeibare segmenten en de gevormde dunne film, zorgt voor de effectieve suspensie van vaste katalysatoren in stroom, wat resulteert in verbeterde massaoverdracht en bestraling.

Azobenzeen en azoxybenzeen zijn belangrijke voorlopers in de pigmentindustrie, elektronische industrie en farmaceutische industrie. In dit onderzoek, de selectieve synthese van azoverbindingen uit nitrobenzeen door grafietkoolstofnitride (g-C3N4) fotokatalyse werd geselecteerd als fotokatalytische modelreactie. Door visuele stromingsexperimenten, de modelreactie onder gas-vloeistof-vaste stof gesegmenteerde stroom werd grondig onderzocht. In de tussentijd, de effecten van stromingsgedrag op de fotoreactieprestaties werden gekwantificeerd.

Aanvullend, de onderzoekers ontdekten dat de continue stroom de reactietijd aanzienlijk kon verkorten. De prestaties van de fotokatalytische reactie waren erg gevoelig voor de gesegmenteerde stroomomstandigheden van gas-vloeistof-vaste stof, die zorgvuldig moet worden afgesteld.

Toenemende inerte gasfractie resulteerde in een stabielere gesegmenteerde stroom met kortere vloeistofsegmenten en denker vloeibare film. De maximale productiviteit per volume van de continue foto-microreactor bereikte 26,1 mmol/h*L. Profiteer van het voordeel van "opnummering", deze waarde was meer dan 500 keer die van de batchreactor (80 L) die in de open literatuur wordt vermeld.

Deze resultaten toonden een groot potentieel aan van gesegmenteerde gas-vloeistof-vaste stoffen op het gebied van heterogene fotokatalyse. Deze studie biedt een nieuwe route om de heterogene katalyse in continue stroom te gebruiken, die kunnen worden toegepast om de synthese van functionele materialen te intensiveren, fijnchemicaliën en actieve farmaceutische ingrediënten.