光催化有机合成光源波长连续不可调且利用效率低的原因分析及解决策略

光源波长连续不可调且利用效率低，也是光催化偶联反应在有机合成领域应用中的主要挑战之一，很多化学家都在致力于解决这一问题，目前也已经有了一些解决思路，下面就让我们具体来分析一下光源波长连续不可调且利用效率低的主要原因和解决策略。

光催化反应与传统加热反应的本质区别在于能量形式的不同。化学家们利用光源能量，照射反应体系中的吸光物质使其达到激发态，从而将光量子形式转化为单电子形式，促进了底物中化学键的断裂与形成。研究发现，尽管任何激发态的跃迁都会弛豫到最低未占分子轨道 (LUMO)，但从能量利用角度，我们依然期望能够使用满足需求的最低能量光作为光源。在这方面，发光二极管 (LED) 无疑是光催化氧化还原中的光源的最优选择，原因有三，一是相比与其他光源(如氙灯、汞灯)，LED光源具有更高的光电转换效率; 二是具有可调波长的相对窄的半峰宽; 三是LED的光衰减非常低。尽管目前商业化的LED光源已经满足了基本的研发需求，但仍然具有以下两方面的问题，一是单一光源装置无法实现波长的连续可调使得操作较为复杂;二是持续的光源照射不仅造成了极大的能量浪费，而且光漂泊容易导致催化剂失活，这一缺点在光催化连续流反应技术中表现的尤为突出。

LED光源耦合技术：针对以上两方面的问题，我们拟开发一种新型的LED耦合型光源。首先，通过多种发光材料耦合的方式进行不同波长之间的叠加，从而得到360 nm-950 nm之间的任意波长，实现不通波长之间的连续切换;此外，我们还将利用LED二极管高速可开关的特性，通过调节“开”与“关”的时间间隔，提供不同激发时间的间歇式光源，增加光源的利用效率。

连续流工艺和LED光源耦合技术的应用，可以在很大程度上解决光催化有机合成光源波长连续不可调且利用效率低这一问题，相信不久以后，这些技术会全部应用到光催化有机合成领域中。