光催化有機合成光源波長連續不可調且利用效率低的原因分析及解決策略

光源波長連續不可調且利用效率低，也是光催化偶聯反應在有機合成領域應用中的主要挑戰之一，很多化學家都在致力于解決這一問題，目前也已經有了一些解決思路，下面就讓我們具體來分析一下光源波長連續不可調且利用效率低的主要原因和解決策略。

光催化反應與傳統加熱反應的本質區別在于能量形式的不同。化學家們利用光源能量，照射反應體系中的吸光物質使其達到激發態，從而將光量子形式轉化為單電子形式，促進了底物中化學鍵的斷裂與形成。研究發現，盡管任何激發態的躍遷都會弛豫到最低未占分子軌道 (LUMO)，但從能量利用角度，我們依然期望能夠使用滿足需求的最低能量光作為光源。在這方面，發光二極管 (LED) 無疑是光催化氧化還原中的光源的最優選擇，原因有三，一是相比與其他光源(如氙燈、汞燈)，LED光源具有更高的光電轉換效率; 二是具有可調波長的相對窄的半峰寬; 三是LED的光衰減非常低。盡管目前商業化的LED光源已經滿足了基本的研發需求，但仍然具有以下兩方面的問題，一是單一光源裝置無法實現波長的連續可調使得操作較為復雜;二是持續的光源照射不僅造成了極大的能量浪費，而且光漂泊容易導致催化劑失活，這一缺點在光催化連續流反應技術中表現的尤為突出。

LED光源耦合技術：針對以上兩方面的問題，我們擬開發一種新型的LED耦合型光源。首先，通過多種發光材料耦合的方式進行不同波長之間的疊加，從而得到360 nm-950 nm之間的任意波長，實現不通波長之間的連續切換;此外，我們還將利用LED二極管高速可開關的特性，通過調節“開”與“關”的時間間隔，提供不同激發時間的間歇式光源，增加光源的利用效率。

連續流工藝和LED光源耦合技術的應用，可以在很大程度上解決光催化有機合成光源波長連續不可調且利用效率低這一問題，相信不久以后，這些技術會全部應用到光催化有機合成領域中。