光催化有機合成工業化放大困難的原因分析及解決策略

近幾十年，光催化偶聯反應在有機合成領域的應用，取得了長足的發展，在國內有多位科學家大量杰出的工作下，使得該應用得到了指數級增長，盡管如此，在光催化有機合成的研究進程中，仍然存在著很多挑戰，其中工業化放大困難，就是最為突出的難題之一，本文將為您分析光催化有機合成工業化放大困難的原因分析，并提出解決策略。

影響光催化效率的因素主要包括光激發效率(photonic efficiency，PE)以及光通量密度(photon flux density，PFD)兩種。根據朗伯-比爾定律可知，光的透過率會隨著液層的厚度而逐漸降低。對于普通的管式反應器，其光照的有效距離停留在離管壁約2mm處，只能通過不斷攪拌進行底物分子間的更替式光照激發，這使得光催化反應的進一步放大變得十分困難。

而想解決光催化有機合成工業化放大困難的這一難題，我們可以使用連續流化學工藝。

圖1. 傳統釜式反應器與光催化連續流反應器的性能對比

連續流化學作為21世紀十大先進化學技術之一，在制藥和精細化學實驗室及工業化生產中得到了越來越廣泛的應用。相對于傳統的管式反應器，光催化連續流反應器具有液層厚度低、比表面積大以及光源分布均勻等優勢，這使得它的光通量密度以及光激發效率達到了近百倍的增長(圖1)。因此，利用連續流技術解決光催化反應無法放大的問題無疑是一條理想的途徑。