专利名称：以led作为辐照光源的光化学反应器的制作方法
技术领域：
以LED作为辐照光源的光化学反应器
技术领域：
本实用新型涉及半导体器件和光化学技术领域，特别是一种用LED作为辐照 光源诱导化学反应的光化学反应器。
背景技术：
光化学合成技术逐渐成为了一种重要的先进材料的制备方法，但目前使用的 光源还存在许多不足。例如，用于光化学合成的光源主要是汞灯光源，提供从紫 外到可见光(200纳米-700纳米)范围内的辐射光。汞灯光源采用低压汞灯、中压 汞灯和高压汞灯。低压汞灯在室温下主要发射253.7nm 184.9nm的紫外光，其中 184.9nm波长的高能辐射一般强度很低，必须采用超纯石英窗口材料，此光才能透 过；中压汞灯要在相对高的温度下使用，要进行预热操作，该灯发出的265.4nm ， 310nm和365nm的光具有相对高的强度，波长分布范围广；高压汞灯有更多的谱线， 甚至成为连续谱线。汞灯光源由于采用有毒的汞，人们一直努力寻找其它环保性 的光源予以替代。
其次，由于光化学合成往往仅需要单色紫外光和近红外光作为辐照光源，就 能方便地对辐射功率进行调制。而目前使用的汞光源，为了获得狭长波长宽度的 光或者某一波长的单色光，避免反应产物对激发光源敏感，或者要选择性地激发 分子中的某一基团， 一般需要用玻璃滤光器或溶液滤光器进行滤光处理；有时需 要利用混合溶液或多个溶液滤光器组合才可得到所需要的狭光。此外，处理的溶 液通常静置于容器内，放在紫外灯下辐照，溶液受照强度不容易均匀，要改变辐 照条件也不灵活。相比之下，半导体发光二极管(LED)作为环保、长寿命的固 态光源显示出了优越性，作为紫外光和近红外光辐照光源在光化学合成方面具有 重要用途，各种波长的LED己经进入使用，可以用这些LED制作成不用汞灯的、 发光波长容易控制的光化学反应装置。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种以LED作为辐照光源 的光化学反应器，该光化学反应器可以实现化学反应的可控制性，且节能，长寿命、 无毒物危害。本实用新型为解决上述问题所采用的方案是设计一种以LED作为辐照光源的 光化学反应器。它包括玻璃反应器、溶液循环单元、单片机控制单元和辐照光源， 其特征在于所述辐照光源是安装在桶状体内侧的LED阵列辐照光源；所述玻璃反 应器设置在辐照光源的桶状体中心。
本实用新型的有益效果是本实用新型用半导体LED固态光源取代过去的汞 灯，节能，长寿命、无毒物危害；对辐照光源波长和强度可根据被处理溶液体系 的对辐照光的选择性进行调整，灵活选用不同波长的LED单色光源；通过对LED 阵列的不同排布和对输入光功率的精确控制，可使溶液受照均匀，进而对反应进 程进行控制，从而使溶液反应过程连续，得到合成效率高的所需产品。
图1为以LED作为辐照光源的光化学反应器示意图； 图2为反应器内LED辐照光源配置的剖面示意图。 以下结合本实用新型的实施例参照附图进行详细叙述。
具体实施方式
如图l、 2所示，为本实用新型的一个实施例。本实用新型由LED阵列辐射单 元、玻璃反应器、溶液循环单元和单片机控制单元等组成。其中的辐照光源是采 用安装在桶状体内侧的LED阵列辐照光源1。所述桶状体可以是由柔性印刷电路板 巻曲而成，上面镶嵌安装有LED2。
LED阵列辐照光源中的LED为波长范围在254纳米-400纳米之间的统称为紫 外光的LED，以及波长范围在800纳米-1100纳米之间的近红外LED。紫外光LED 和近红外光的LED，在电路板上混合排布，分别联结控制。LED可以按串联、并 联或混联方式联结。辐照光源可以根据反应溶液情况确定LED的数目、功率和各 种波长的LED的组合方式，用单片机控制LED的发光。LED光作为反应溶液的辐 照光源，诱使反应发生。
所述玻璃反应器3,其形状为圆柱形，材质是商业玻璃，选择的商业牌号可以 是Suprasil玻璃，Corning9863玻璃、Pyrex化学玻璃或窗玻璃。玻璃反应器置于桶 状体的柔性印刷电路板中心。本光化学反应器系统可以根据需要，将LED辐照光 源1和玻璃反应器3沿轴向垂直放置或者水平放置。
以玻璃反应器及其LED阵列垂直放置的溶液循环反应为例，说明本反应器系 统的结构与使用方法。所述溶液循环系统通过循环管路ll由连接在玻璃反应器两端之间的活动连接头4，阀门5，溶液槽6、过滤器7、恒温器8、收集器9、混液 器10和循环泵12等组成。溶液循环管路的材质可以是塑料管和玻璃管。使用时， 循环溶液或新配制的溶液，经过溶液槽6，收集产物时，溶液经过过滤器7俘集固 体颗粒物并盛于容器8;若反应未结束，溶液直接循环到恒温器9内被恒温到指定 温度，在混液器10内补充新溶液组分后，打开阀门，通过循环泵按一定流速向上 泵入玻璃反应器3，此时LED阵列1中的LED按照单片机预先设定的程序发光，溶 液在玻璃容器内停留后向上流动，沿溶液管路继续循环。到设定的循环周期后， 关掉LED阵列和循环泵电源，通过7和8处理反应后的溶液，得到产品。
所述玻璃反应器的进口与出口处装有与溶液循环单元管路连接的阀门。辐照 时，反应溶液可以在循环泵12的驱动下循环反应，或者关闭阀门5，停掉循环泵， 让溶液静置在玻璃反应器中连续接受辐照进行光化学反应。
反应器中所述控制单元，其核心是程序化的单片机，控制二极管阵列的输入 功率和发光强度。反应器中所述溶液，可以是电解质水溶液、溶胶或离子液体体 系。
本实用新型的光化学反应器可以应用于诸如碳纳米管的表面改性，纳米金颗 粒和纳米金棒的合成，光分解水制氢以及光催化废水处理，以及有机配合物的合 成等领域。
权利要求1、一种以LED作为辐照光源的光化学反应器，包括玻璃反应器、溶液循环单元、单片机控制单元和辐照光源，其特征在于所述辐照光源是安装在桶状体内侧的LED阵列辐照光源；所述玻璃反应器设置在辐照光源的桶状体中心。
2、 根据权利要求1所述的以LED作为辐照光源的光化学反应器，其特征在于 所述LED阵列辐照光源中的LED为波长范围在254纳米-400纳米之间的统称为紫 外光的LED，以及波长范围在800纳米-1100纳米之间的近红外光LED。
3、 根据权利要求2所述的以LED作为辐照光源的光化学反应器，其特征在于 所述紫外光和近红外光的LED，在电路板上混合排布，分别联结。
4、 根据权利要求1或3所述的以LED作为辐照光源的光化学反应器，其特征在 于所述LED按串联、并联或混联方式联结。
5、 根据权利要求1或3所述的以LED作为辐照光源的光化学反应器，其特征在 于所述玻璃反应器为圆柱形。
6、 根据权利要求1或3所述的以LED作为辐照光源的光化学反应器，其特征在 于所述玻璃反应器的进口与出口处装有与溶液循环单元管路连接的阀门。
7、 根据权利要求5所述的以LED作为辐照光源的光化学反应器，其特征在于 所述玻璃反应器的进口与出口处装有与溶液循环单元管路连接的阀门。
专利摘要本实用新型提供一种以LED作为辐照光源的光化学反应器，属于半导体器件和光化学应用技术领域。系统包括LED阵列辐射单元、玻璃反应器、溶液循环单元和单片机控制单元。该系统具有辐照光源波长和强度容易调整、溶液反应进程易控、节能、污染小、过程连续、合成效率高的特点。该光化学反应器可以应用于碳纳米管的表面改性，纳米金颗粒和金纳米棒的合成，光分解水制氢以及光催化废水处理，以及有机配合物的合成等领域。
文档编号B01J19/12GK201147688SQ20072009898
公开日2008年11月12日 申请日期2007年12月17日 优先权日2007年12月17日
发明者于文惠, 刘艳花, 李雪征, 王达健, 董守安, 陆启飞 申请人:天津理工大学