Фотохимические реакторы - это технология обработки, появившаяся почти 20 лет назад и обычно способная минерализировать органические * вещества в простые неорганические вещества, такие как CO2 и H2O, за достаточное время реакции, избегая вторичного загрязнения, а фотохимические реакторы просты и перспективны. Поскольку фотокаталитическое окисление с использованием порошка диоксида титана в качестве катализатора связано с проблемой разделения и рекуперации катализатора, что влияет на практическое применение этой технологии, технология, в которой фотохимические реакторы закреплены на некоторых носителях, чтобы избежать или облегчить их разделение и рекуперацию, вызвала большой интерес у отечественных и зарубежных ученых.

Фотохимические реакции имеют много различий по сравнению с общими термохимическими реакциями, в основном проявляющимися в том, что при нагревании молекул распределение молекулярной энергии в системе подчиняется распределению Больцмана; Когда молекула активируется светом, она в принципе может быть избирательно возбуждена, и распределение молекулярной энергии в системе является неравномерным распределением. Таким образом, пути и продукты фотохимических реакций часто отличаются от основных термохимических реакций, при условии, что длина волны света является подходящей и может быть поглощена веществом, и фотохимические реакции все еще могут проводиться даже при очень низких температурах.

Первоначальный процесс фотохимии заключается в том, что молекулы поглощают фотоны для возбуждения электронов, а молекулы поднимаются из основного состояния в возбужденное. Состояния электронов, вибрации и вращения в молекулах квантованы, т.е. энергетические изменения между соседними состояниями являются прерывистыми. Таким образом, начальное состояние молекулярного возбуждения отличается от конечного состояния, и требуемая энергия фотона также различна, и оба значения энергии должны соответствовать, насколько это возможно.

Поскольку молекула находится в стабильном состоянии с низкой энергией в обычных условиях, она называется основным состоянием. После облучения светом, если молекула может поглощать электромагнитное излучение, она может быть повышена до состояния с более высокой энергией, называемого возбужденным состоянием. Если молекулы могут поглощать электромагнитное излучение на разных длинах волн, они могут достигать различных возбуждающих состояний. В соответствии с уровнем его энергии, от основного состояния вверх называется состояние возбуждения, второе состояние возбуждения и так далее; Все состояния возбуждения, превышающие * возбужденное состояние, в совокупности называются состояниями с высоким возбуждением.

Молекулы возбужденного состояния, как правило, имеют более короткий срок службы, и чем выше возбужденное состояние, тем короче их срок службы, так что слишком поздно для химической реакции, поэтому фотохимия в основном связана с состоянием с низким возбуждением. Электромагнитное излучение, поглощаемое молекулами при возбуждении, имеет два основных пути рассеяния: во - первых, слияние с тепловыми эффектами фотохимических реакций; Во - вторых, преобразование энергии в другие формы посредством фотофизических процессов.

Фотофизические процессы можно разделить на процессы радиационной релаксации и нерадиологической релаксации. Процесс релаксации излучения - это процесс, при котором вся или часть избыточной энергии рассеивается в виде радиационной энергии, а молекулы возвращаются в основное состояние, например, излучая флуоресценцию или фосфоресценцию; Нерадиационный релаксационный процесс - это процесс, при котором избыточная энергия полностью рассеивается в тепловой форме, а молекулы возвращаются в основное состояние.

Для определения истинного пути фотохимической реакции часто требуется несколько гипотетических моделей, соответствующих различным механизмам, для определения динамических уравнений между моделями и концентрациями, интенсивностью света и другими соответствующими параметрами, а затем для определения того, кто соответствует результатам эксперимента с высокой степенью zui, чтобы определить, какой из них является возможным путем реакции zui.

В дополнение к методу маркировки меченых атомов широко используемый экспериментальный метод фотохимии для изучения механизма реакции, метод гашения, ранее использовавшийся Zui в фотохимии, остается очень эффективным методом. Этот метод изучает механизм фотохимической реакции с помощью динамических измерений флуоресценции, испускаемой возбужденными молекулами, которые гасятся другими молекулами. Он может использоваться для определения кислотности молекул в возбужденном электроном состоянии, скорости реакции молекулярной биполимеризации и скорости передачи энергии на большие расстояния.