Der photochemische Reaktor ist eine Verarbeitungstechnik, die erst seit fast 20 Jahren entstand, und kann in der Regel in ausreichender Reaktionszeit organische Stoffe * in einfache anorganische Stoffe wie CO2 und H2O mineralisieren, um Sekundärverschmutzung zu vermeiden. Da die photokatalytische Oxidationsmethode mit Titandioxidpulver als Katalysator das Problem der Katalysator-Trennung und Recycling hat, beeinflusst die Anwendung der Technologie in der Praxis, hat die Technologie der Fixierung von photochemischen Reaktoren an bestimmten Trägern, um ihre Trennung und Recycling zu vermeiden oder zu erleichtern, weites Interesse von inländischen und ausländischen Wissenschaftlern erregt.
Photochemische Reaktionen haben viele Unterschiede im Vergleich zu allgemeinen thermochemischen Reaktionen, die sich hauptsächlich in: Wenn die Heizung das Molekül aktiviert, unterliegt die Verteilung der molekularen Energie im System der Boltzmann-Verteilung; Wenn Moleküle durch Licht aktiviert werden, können sie im Prinzip selektiv angeregt werden, und die Verteilung der molekularen Energie im System gehört zu einer ungleichgewichtigen Verteilung. Daher unterscheidet sich der Weg der photochemischen Reaktion von den Produkten oft von der thermochemischen Reaktion des Grundzustands, solange die Wellenlänge des Lichts geeignet ist und durch die Substanz absorbiert werden kann, auch bei sehr niedrigen Temperaturen kann die photochemische Reaktion noch durchgeführt werden.
Der primäre Prozess der Photochemie besteht darin, dass das Molekül Photonen absorbiert, um Elektronen zu stimulieren, und das Molekül wird vom Grundzustand in den angeregten Zustand erhöht. Elektronenzustände, Vibrationen und Drehungszustände in Molekülen sind quantisiert, d.h. die Energieveränderungen zwischen benachbarten Zuständen sind nicht kontinuierlich. Wenn der Anfangszustand bei molekularer Anregung anders ist als der Endzustand, ist die geforderte Photonenergie ebenfalls unterschiedlich, und es ist erforderlich, dass die Energiewerte beider möglichst übereinstimmen.
Da sich das Molekül unter allgemeinen Bedingungen in einem stabilen Zustand mit niedriger Energie befindet, wird es als Grundzustand bezeichnet. Wenn das Molekül in der Lage ist, elektromagnetische Strahlung aufzunehmen, kann es nach Lichtbeleuchtung in einen Zustand mit höherer Energie steigen, der als Erregungszustand bezeichnet wird. Wenn Moleküle elektromagnetische Strahlung mit unterschiedlichen Wellenlängen aufnehmen können, können sie unterschiedliche Reizungszustände erreichen. Nach den Höhen und Tiefen seiner Energie wird der Grundzustand nach oben als * Stimulationszustand, zweiter Stimulationszustand usw. bezeichnet; Alle Stimulationszustände höher als * werden als hohe Stimulation bezeichnet.
Die Lebensdauer des angeregten Zustands ist in der Regel kürzer, und je höher der angeregte Zustand ist, desto kürzer ist seine Lebensdauer, so dass es nicht zu lange kommt, um chemische Reaktionen aufzunehmen, so dass die Photochemie hauptsächlich mit einem niedrigen angeregten Zustand verbunden ist. Die elektromagnetische Strahlung, die von den Molekülen bei der Anregung absorbiert wird, kann zwei Hauptwege haben: Erstens ist die Fusion mit den thermischen Effekten der photochemischen Reaktionen; Zweitens wird durch photophysikalische Prozesse in andere Formen von Energie umgewandelt.
Photophysikalische Prozesse können in Strahlungsrelaxationsprozesse und Nichtstrahlungsrelaxationsprozesse unterteilt werden. Ein Strahlenreaktionsprozess ist ein Prozess, bei dem die überschüssige Energie ganz oder teilweise in Form von Strahlenergie abgestrahlt wird und das Molekül in den Grundzustand zurückkehrt, wie z. B. die Emission von Fluoreszenz oder Phosphoreszenz; Nicht-strahlender Entspannungsprozess bezieht sich auf den Prozess, bei dem die überschüssige Energie in Form von Wärme ausgelöst wird und die Moleküle in ihren Grundzustand zurückkehren.
Die Entscheidung über den wahren Weg einer photochemischen Reaktion erfordert oft die Erstellung mehrerer hypothetischer Modelle für verschiedene Mechanismen, die Entdeckung der dynamischen Gleichungen zwischen den Modellsystemen und den Konzentrationen, Lichtintensität und anderen relevanten Parametern und anschließend die Übereinstimmung mit den Ergebnissen zu untersuchen, um zu bestimmen, welcher der mögliche Weg ist.
Die häufig verwendete experimentelle Methode für die Forschung der Reaktionsmechanismus in der Photochemie ist neben der Atommarkermethode, die früh in der Photochemie verwendet wurde, immer noch eine sehr effektive Methode. Diese Methode untersucht die Mechanismen der photochemischen Reaktionen durch Fluoreszenz, die von angeregten Molekülen emittiert wird und durch die Dynamik der plötzlichen Auslöschung anderer Moleküle bestimmt wird. Es kann verwendet werden, um die Säure eines Moleküls in einem elektronisch angeregten Zustand zu bestimmen, die Reaktionsgeschwindigkeit der Moleküldopolymerisation und die Langstreckentransmissionsgeschwindigkeit der Energie.