Reacciones fotocatalíticas, que desbloquean transformaciones químicas en condiciones suaves que no están disponibles para las vías convencionales del estado fundamental, puede ahorrar el consumo de energía y mejorar la seguridad intrínseca de los procesos. Como tecnología sostenible y con bajas emisiones de carbono, tiene un alto potencial en el compromiso con el pico de carbono y la neutralidad de carbono.

La química de flujo continuo puede, en gran medida, migrar el problema de la "limitación de la luz" en los protocolos por lotes tradicionales, y el uso de fotocatálisis heterogénea puede superar las desventajas de la difícil recuperación del catalizador en sistemas homogéneos. Sin embargo, El manejo eficaz de la fotocatálisis sólida en flujo continuo sigue siendo un desafío.

En un estudio publicado en el Revista de Ingeniería Química , un equipo dirigido por el Prof. TANG Zhiyong y Assoc. El profesor ZHANG Jie del Instituto de Investigación Avanzada de Shanghai de la Academia de Ciencias de China informó sobre un enfoque novedoso para utilizar la fotocatálisis sólida en flujo continuo sin obstrucciones con el empleo de flujo segmentado gas-líquido-sólido. Este enfoque, debido a la recirculación interna en segmentos líquidos y la película delgada formada, asegura la suspensión efectiva de catalizadores sólidos en flujo, resultando en una mayor transferencia de masa e irradiación.

El azobenceno y el azoxibenceno son precursores importantes en la industria de los pigmentos, industria electrónica e industria farmacéutica. En este estudio, La síntesis selectiva de azocompuestos a partir de nitrobenceno mediante fotocatálisis de nitruro de carbono grafítico (g-C3N4) se seleccionó como reacción fotocatalítica modelo. A través de experimentos de flujo visual, La reacción modelo bajo flujo segmentado gas-líquido-sólido se investigó a fondo. Mientras tanto, Se cuantificaron los efectos del comportamiento del flujo sobre el rendimiento de la fotorreacción.

Adicionalmente, los investigadores encontraron que el flujo continuo podría acortar en gran medida el tiempo de reacción. El rendimiento de la reacción fotocatalítica fue muy sensible a las condiciones de flujo segmentado gas-líquido-sólido, que debe ajustarse cuidadosamente.

El aumento de la fracción de gas inerte dio como resultado un flujo segmentado más estable con segmentos de líquido más cortos y una película de líquido pensador. La productividad máxima por volumen del foto-microrreactor continuo alcanzó 26,1 mmol / h * L. Aprovechando la ventaja de la "numeración", este valor fue más de 500 veces el del reactor discontinuo (80 L) informado en la literatura abierta.

Estos resultados demostraron un gran potencial de flujo segmentado gas-líquido-sólido en el campo de la fotocatálisis heterogénea. Este estudio proporciona una nueva ruta para utilizar la catálisis heterogénea en flujo continuo, que se puede aplicar para intensificar la síntesis de materiales funcionales, productos químicos finos y principios activos farmacéuticos.