[实用新型]光转化装置及光催化反应装置

说明书

本申请提供一种光转化装置，包括第一封闭筒体和与所述第一封闭筒体同轴设置的第二封闭筒体，第一封闭筒体位于第二封闭筒体内，第一封闭筒体内设有近红外光源，第一封闭筒体和第二封闭筒体之间的空腔填充有上转换发光染料，近红外光源发出的近红外光经所述上转换发光染料转换成可见光。上述光催化反应装置，位于第一封闭筒体内的近红外光源发出的近红外光经充填于第一空腔的上转换染料转换成高能量的单线态激发态，实现了从低能量的近红外光到高能量的可见光的迁移，可有效催化位于第二空腔内的反应原料发生光化学反应。此外，本申请还提供一种光催化反应装置。

技术领域

本实用新型涉及化工设备，特别是涉及光转换装置及光催化反应装置。

背景技术

近年来，光催化氧化还原反应成为备受关注的研究领域，借由紫外或可见光产生的激发态电子作为驱动力让许多反应得以在温和的条件下完成。由于化学反应本身对光的能量提出了要求，过去的光催化氧化还原体系中紫外或可见光被广泛用作光源。然而，紫外或可见光在许多反应介质中的穿透能力很弱，仅能激发表面的吸光层，导致反应体系难以放大。并且，在一些情况下，反应物也会有很强的可见光吸收。

实际上，可见光在介质中的穿透能力有限这一问题困扰着许多领域的研究者，尤其是生物成像(用荧光标记等光学手段对组织内部进行观察)领域，这是因为生物组织对可见光的吸收远比化学反应的介质更强。研究者们曾考虑使用近红外光，因为近红外光在生物组织这种复杂体系都有相当可观的穿透深度，然而近红外光的能量较低，通常不足以驱动目前大部分的光化学反应。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种能将低能量的近红外光转换为高能量的可见光的光转换装置。

一种光转换装置，包括第一封闭筒体和与所述第一封闭筒体同轴设置的第二封闭筒体，所述第一封闭筒体位于所述第二封闭筒体内，所述第一封闭筒体内设有近红外光源，所述第一封闭筒体和第二封闭筒体之间的空腔填充有上转换发光染料，所述近红外光源发出的近红外光经所述上转换发光染料转换成可见光。

在其中一个实施例中，所述近红外光源包括若干近红外灯组，所述若干近红外灯组沿环向均匀设置在所述第一封闭筒体内。

在其中一个实施例中，每组所述近红外灯组包括多个沿轴向并联设置的近红外灯。

在其中一个实施例中，每个所述近红外灯通过光源罩与所述第一封闭筒体的筒壁内侧贴合。

在其中一个实施例中，所述第一封闭筒体和第二封闭筒体的筒壁之间的径向距离为1cm～3cm。

在其中一个实施例中，所述第一封闭筒体和第二封闭筒体共用密封盖及密封底座。

此外，本申请还提供一种包含所述光转换装置的光催化反应装置，具体方案如下：

一种光催化反应装置，包括上述任一项所述的光转换装置和与所述光转换装置同轴设置的第三封闭筒体，所述光转换装置位于所述第三封闭筒体内，所述第三封闭筒体和所述光转换装置之间的空腔用于容纳反应原料。

在其中一个实施例中，所述第三封闭筒体的筒壁外侧设有不透光全反射材料层。

在其中一个实施例中，所述光催化反应装置还包括搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌轴、电机和搅拌杆，所述搅拌轴的一端位于所述第三封闭筒体外且与所述电机相连，另一端插入所述第三封闭筒体内与所述搅拌杆相连，所述电机用于驱动所述搅拌轴转动，所述搅拌杆位于所述第三封闭筒体和第二封闭筒体之间的空腔内，且一端与所述搅拌轴相连，另一端延伸至所述第三封闭筒体和第二封闭筒体的筒壁之间，所述搅拌杆在所述搅拌轴的带动下作圆周运动。

在其中一个实施例中，所述光催化反应装置还包括控制器，所述控制器与所述电机、近红外光源电连接，以实现对所述电机和近红外光源的控制。