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利用发光太阳能聚光器的节能太阳能光化学

导读 太阳是我们星球上最可持续的能源,可以用来为光化学反应提供动力。在《Angewandte Chemie》杂志上,科学家们展示了一种广泛适用且具有成
2021-08-25 08:17:17

太阳是我们星球上最可持续的能源,可以用来为光化学反应提供动力。在《Angewandte Chemie》杂志上,科学家们展示了一种广泛适用且具有成本效益的光学微反应器。它基于发光太阳能聚光器,可以收集、转换和制造光子,用于化学反应。因此,研究人员可以合成各种物质,包括两种药物。

到目前为止,对太阳能发电的研究主要集中在太阳能发电、太阳能热发电和太阳能燃料上,而太阳能合成化学品还处于起步阶段。光能可以为化学反应提供动力。例如,通过将催化剂移动到激发态,反应被加速甚至成为可能。然而,太阳作为光源在某些方面是不利的,因为太阳的大部分光谱辐照度(每单位面积表面接收的辐射通量)落在相对较窄的可见范围内。此外,辐照度的波动是由穿过云层等现象引起的。

来自埃因霍温理工大学(荷兰)和马克斯普朗克胶体和界面研究所(德国波茨坦)的科学家首次表明,太阳辐射可以有效地为许多光子驱动的转化提供动力。成功的秘诀在于他们基于发光太阳能聚光器(LSCs)的特殊设计和高性价比的光学反应器。

LSC是由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制成的导光板组成,通过掺杂特殊的发光体,从太阳光谱中捕获光子,然后将其释放为具有较长波长特性的荧光,供发光体使用。这样,太阳光集中在一个狭窄的波长范围内,太阳光的光谱分布和与天气有关的波动变得可以忽略不计。

由耐溶剂聚合物制成的微通道嵌入含有反应混合物的LSC板中。监测光强度并连接到集成电路的光传感器自动调节混合物的流速:混合物通过通道下部的光强度越慢,以便以足够的反应产率接收所需的光剂量。这样补偿了太阳辐照度的波动,产品质量一致。

掺杂发光体的选择取决于激发催化剂所需的波长。由TimothyNo l领导的研究团队生产了红色、绿色和蓝色LSC反应器,用于红色装置中亚甲基蓝的光催化反应,蓝色反应器生产曙红Y和孟加拉玫瑰红,蓝色反应器生产钌基金属配合物。诺埃尔说:“利用这些装置,我们成功合成了抗蛔虫药蛔虫乐、抗疟药青蒿素以及其他药物的中间体。“基于太阳能的生产方式对高附加值的产品(如精细化学品、药品和香料)高度感兴趣。它将特别适合有限的资源设置。”

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