技术领域
[0001] 本
发明涉及可见光平行反应实验装置,特别涉及一种平行光化学反应仪。
背景技术
[0002] 可见光作为最为绿色的
能量来源,近年来得到了人们越来越多的关注,尤其是在有机合成领域。传统的光促进有机反应主要采用紫外光,2008年以来,Macmillan、Yoon和Stephenson相继报道了一系列可见光促进的有机反应,针对不同的反应体系,光催化剂既能作为
氧化剂也能作为还原剂,实现了催化剂和底物之间的
电子传递,在极其温和的条件下开发了一系列有机合成方法学研究和复杂天然产物的合成。由于可见光催化反应条件温和,操作简便,化学家们报道了大量的可见光催化工作(Chem. Soc. Rev., 2016, 45, 6165)。
[0003] 光催化除了需要适合反应体系的光催化剂外,光反应器也是一个非常重要的部件。2017年,美国默克公司发展了一类新型光反应器(ACS Cent. Sci. 2017, 3, 647),避免了重复搭建反应装置及相关过程造成的误差,提升了光化学反应的可重复性。但是,该反应器采用Kessil LED
光源,功率高,价格贵,无法普及,且并不是针对国际标准的史莱克反应管,使得其不能服务相当一部分国家地区的化学工作者,例如中国大陆,通用性很低。目前,使用史莱克反应管的开展光催化研究的实验室所使用的光反应器大多为自制,简陋并且存在安全隐患,使反应的重复性大大降低。
[0004] 目前,
现有技术的平行光化学反应仪采用8组平行反应组件,并且安装有wifi模
块,在实际使用中,这种平行光化学反应仪体积臃肿,系统冗杂,不仅成本高昂,而且各部件之间存在干涉,组件更换便捷,不仅增加了制造成本,还增加了使用和维护成本。
发明内容
[0005] 根据本发明
实施例,提供了一种平行光化学反应仪,包含用于支承的安装板,用于提供
电能的
主板,还包含:反应模块,所述反应模块固定设置在安装板上,所述反应模块用于进行化学反应;
发光模块,所述发光模块固定设置在反应模块上,所述发光模块用于为化学反应提供光源;
搅拌模块,所述搅拌模块固定设置在安装板上,所述搅拌模块用于为化学反应提供搅拌驱动
力;
温控模块,所述温控模块固定设置在安装板上,所述温控模块用于控制化学反应的
温度;
控
制模块,所述
控制模块分别与发光模块、搅拌模块以及温控模块连接,所述控制模块用于分别控制所述发光模块、搅拌模块以及温控模块;
显示模块,所述显示模块分别与发光模块、搅拌模块以及温控模块连接,所述显示模块用于显示所述发光模块、搅拌模块以及温控模块的参数。
[0006] 进一步,反应模块设有若干组平行反应组件,所述若干组平行反应组件彼此电气独立。
[0007] 进一步,反应模块包含六组平行反应组件。
[0008] 进一步,每组平行反应组件包含:槽体,所述槽体与安装板固定连接;
反应管,所述反应管设置在槽体中;
垫圈,所述垫圈可调节大小,用于固定所述反应管。
[0009] 进一步,槽体与安装板上的卡槽配合连接,用于将所述平行反应组件和安装板固定连接和拆卸,所述槽体中还设有从主板引出来的
电路,用于为所述反应管和发光模块供电。
[0010] 进一步,若干组平行反应组件均匀围设在安装板上。
[0011] 进一步,发光模块包含若干组与平行反应组件一一对应的发光组件,所述每组发光组件包含灯组和灯固定槽,所述灯固定槽设置在对应平行反应组件的槽体上,所述每组灯组通过灯固定槽设置在对应槽体的内部,所述各组灯组彼此电气独立,所述每组灯组包含若干个并联或
串联或混联的灯。
[0012] 进一步,每组灯组通过灯固定槽实现与槽体中电路的电气连接。
[0013] 进一步,搅拌模块包含:搅拌
电机,所述搅拌电机设置在安装板上,所述搅拌电机位于若干组平行反应组件的中心;
磁
铁组件,所述
磁铁组件包含
联轴器和设置在联轴器端部的磁铁,所述联轴器与搅拌电机的
输出轴相连。
[0014] 进一步,控制模块包含3个电位器旋钮,所述3个电位器旋钮分别与发光模块、搅拌模块以及温控模块相连,分别用于调节发光模块、搅拌模块、温控模块的输出。
[0015] 根据本发明实施例的平行光化学反应仪,简化了系统设计,零部件更换便捷,缩小了占地空间,还实现了数据
可视化,操作更加简单友好,大大降低了制造和维护成本。
[0016] 要理解的是,前面的一般描述和下面的详细描述两者都是示例性的,并 且意图在于提供要求保护的技术的进一步说明。
[0018] 图1为根据本发明实施例平行光化学反应仪的整体结构示意图;图2为图1的结构解剖图;
图3为根据本发明实施例平行光化学反应仪的温控模块、控制模块、显示模块的部件爆炸图;
图4为图1的安装板上层的结构示意图;
图5为图4中的搅拌模块与单组反应组件的剖视图;
图6为根据本发明实施例平行光化学反应仪的槽体与安装板配合连接示意图;
图7为根据本发明实施例平行光化学反应仪的反应模块和发光模块的安装示意爆炸图;
图8为根据本发明实施例平行光化学反应仪的搅拌模块的部件爆炸图;
标号如下:反应模块1、发光模块2、搅拌模块3、温控模块4、控制模块5、显示模块6、安装板7、主板8、槽体11、
铝管111、反应管12、垫圈13、外盖14、内盖15、灯组21、铁架221、搅拌电机31、联轴器321、磁铁322、
风扇41、电位器按钮51、显示屏61、卡槽71。
[0019]
具体实施方式
[0020] 以下将结合附图,详细描述本发明的优选实施例,对本发明做进一步阐述。
[0021] 首先,将结合图1 8描述根据本发明实施例的平行光化学反应仪,用于可见光平行~反应实验领域,还可以在不需要光源的普通化学实验领域,应用场景很广。
[0022] 如图1 3所示,本发明实施例的一种平行光化学反应仪,具有用于支承的安装板7,~用于提供电能的主板8,以及反应模块1、发光模块2、搅拌模块3、温控模块4、控制模块5和显示模块6。在本实施例中,当不需要光源进行化学反应时,可关闭发光模块2,将本发明实施例的平行光化学反应仪作为普通平行反应仪使用即可,即除了适用于光化学反应,还可以用于普通化学反应,大大扩展了应用场景。
[0023] 具体地,如图1、2、4所示,反应模块1固定设置在安装板7上,用于进行化学反应。进一步,反应模块1具有分别与安装板7固定连接的若干组平行反应组件,各组平行反应组件彼此电气独立,可根据需要独立控制,大大提高了可操作性。在本实施例中,反应模块1包含六组平行反应组件,大大缩小了产品尺寸,节省了实验室的占地空间,适用于绝大多数实验室,提高了适用性和通用性。
[0024] 进一步,六组或其他数目的平行反应组件均匀围设在安装板7上,以便使各组平行反应组件都能和搅拌模块3的安装
位置配合,实现各平行反应组件中化学反应的均匀搅拌。
[0025] 进一步,如图5 7所示,每组平行反应组件包含:槽体11、反应管12、垫圈13。其中,~如图5、6所示,槽体11与安装板7上的卡槽71配合连接,卡槽71通过
螺栓固定在安装板7上,卡槽71和槽体11的安装、维修、替换都很方便,反应管12通过垫圈13安装在槽体11中,垫圈
13可调节大小并可拆卸,反应管12采用符合国际标准的史莱克反应管,针对不同尺寸的史莱克反应管可以通过调整垫圈13的大小和高低,最大限度实现反应的光强一致,便于实验的重复;如图5、7所示,垫圈13的上方还设有外盖14,垫圈13的下方设有内盖15,进一步保护和固定反应管12;在槽体11套设在反应管12外的一段为铝管111,铝制材料利于降温。
[0026] 进一步,槽体11中设有从主板8引出来的电路,用于为反应管12和发光模块2供电。在本实施例中,槽体11通过连接器实现与主板8的电路连接,连接器的最长边少于mm,占用空间少,同时,由于通过连接器连接,实现了电路的可分离,可实现多次拆迁不
变形和损坏,使用寿命长。
[0027] 具体地,如图5、7所示,发光模块2固定设置在反应模块1上,用于为反应模块1中的化学反应提供光源。进一步,发光模块2包含若干组与平行反应组件一一对应的发光组件,每组发光组件包含灯组21和灯固定槽,其中,灯固定槽由铝管111外部的固定槽和铁架221组成,铁架221分布在平行反应组件底部,在本实施例中,发光模块2设有对应平行反应组件的六组灯组21,各组灯组21彼此电气独立,并与控制模块5相连,可实现对每组灯的调节,每组灯组21包含3个
LED灯,3个LED灯可串联、并联或混联,LED灯在槽体11的内部,LED灯的背面
电极通过灯固定槽与卡槽中的电路实现电气连接,具体地,铝管111的固定槽固定2个LED灯,铁架221上固定一个LED灯,通过灯固定槽安装灯组,方便更换,可适用于不同的有机光化学反应,大大提高了适用性。
[0028] 进一步,如图5、7所示,由于灯组21安装在铝管111的两侧,由于铝制材料具有良好的
散热性,并对光路无阻挡,不吸收任何光能,能够最大限度发挥光能效率。在本实施例中,LED灯的背面还设置铝制
散热片,能有效避免LED灯与反应管12间漏光的问题。
[0029] 具体地,如图5、8所示,搅拌模块3固定设置在安装板7上,位于若干组平行反应组件的中心,用于为各组平行反应组件的反应管12中的化学反应提供搅拌驱动力,实现对各个反应管12中的反应体系的有效、均等和均匀的搅拌。进一步,搅拌模块3设有搅拌电机31和磁铁组件,其中,搅拌电机31设置在安装板7上,并与控制模块5连接,磁铁组件包含联轴器321和设置在联轴器321端部的磁铁322,联轴器321与搅拌电机31的输出轴相连。搅拌电机31带动联轴器321进而带动磁铁322转动实现
磁场的规律变化,从而带动反应管12内磁子的搅拌。
[0030] 具体地,如图2、3所示,温控模块4固定设置在安装板7上,并与控制模块5相连,用于控制化学反应的温度;在本实施例中,温控模块4采用风扇41,可以控制反应温度从室温至50℃。
[0031] 具体地,如图1 3所示,控制模块5分别与发光模块2、搅拌模块3以及温控模块4连~接,控制模块5用于分别控制发光模块2、搅拌模块3以及温控模块4;控制模块5包含3个电位器旋钮51,分别与发光模块2、搅拌模块3以及温控模块4相连,分别用于调节发光模块2、搅拌模块3、温控模块4的输出。在本实施例中,可以通过3个电位器旋钮51分别手动调节LED灯的发光强弱,误差小于0.1W;手动调节搅拌电机31的旋转速率,搅拌电机31使用PWM调节转速,误差小于10转/分钟;根据温度调节风扇41的旋转速度,误差也小于10转/分钟。
[0032] 具体地,如图1、3所示,显示模块6分别与发光模块2、搅拌模块3以及温控模块4连接,在本实施例中,显示模块6采用3块显示屏61用于显示发光模块2的功率、搅拌模块3的搅拌电机转速以及温控模块4的风扇的转速,当然,也可以通过一块整屏,整合所有的参数进行集中显示。
[0033] 工作时,各个反应管12通电工作,通过LED灯提供平行光,由搅拌电机31带动磁铁322产生的磁场变化,为每个反应管12提供均匀的搅拌力,并由温控模块4的风扇41为各个反应管12中的温度进行调节,光强、搅拌速度、风扇转速均通过控制模块5的电位器按钮51进行手动控制,从而高效对化学反应进行控制,并将各个参数通过显示屏61显示出来,以增加化学反应的可视性。
[0034] 当实验并不是光反应实验时,可以关闭LED灯,使本发明实施例的平行光化学反应仪作为普通的平行反应仪使用,提高了通用性。
[0035] 以上,参照图1 8描述了根据本发明实施例的平行光化学反应仪,简化了系统设~计,零部件更换便捷,缩小了占地空间,还实现了
数据可视化,操作更加简单友好,大大降低了制造和维护成本,并提高了通用性。
[0036] 需要说明的是,在本
说明书中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个平行光化学反应仪”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0037] 尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后,对于本发明的多种
修改和替代都将是显而易见的。因此,本发明的保护范围应由所附的
权利要求来限定。