对含有不饱和C=C双键和C=O双键的羰基化合物选择性加氢是精细化学品合成的一个重要步骤,广泛应用于医药,香水和香料等工业过程中。催化加氢反应大都使用贵金属作为催化剂,反应条件苛刻,生产成本高,后处理困难,环境污染严重,不符合可持续发展的要求,而光催化加氢具有反应条件温和、绿色可再生和产物易分离等特点。本文采用紫外光源和TiO2作为动力源和催化剂,对含不饱和C=C双键和C=O双键的典型结构α,β-不饱和醛进行加氢。研究了光催化剂的金属负载情况、制备温度和晶面结构等因素对转化率和选择性的影响。并从实验和模拟的角度,详细讨论了光催化肉桂醛加氢反应的旋流效应,揭示了旋流环境下光催化α,β-不饱和醛加氢反应的界面交换机制。主要结果和结论如下:1、研究TiO2在不同煅烧温度、不同煅烧时间、不同金属负载及含量等情况下对光催化α,β-不饱和醛加氢的影响,表明500°C煅烧2 h的TiO2光催化剂,对α,β-不饱和醛具有高的转化率,肉桂醛转化率达到88.7%,柠檬醛转化率达到99%,叶醛的转化率达到97.4%;对不饱和C=O双键加氢具有高选择性,肉桂醇选择性达到91.7%,不饱和醇（香叶醇和橙花醇）选择性达到100%,反式-2-己烯醇选择性达到95.7%。2、研究不同晶面的TiO2对光催化α,β-不饱和醛加氢的影响,表明锐钛矿TiO2（101）面对α,β-不饱和醛（肉桂醛、柠檬醛和叶醛）具有高转化率,且对不饱和C=O双键具有高选择性;锐钛矿TiO2（001）面具有更高的表面能,虽然对α,β-不饱和醛转化率不高,但可同时还原不饱和C=C双键和C=O双键,对相应的饱和醇有一定的选择性。3、研究光催化α,β-不饱和醛加氢反应随着时间变化以及光催化剂的重复循环利用等规律。其中光催化肉桂醛和柠檬醛加氢反应分别在8和17小时后完成,缩短了光催化加氢反应时间,降低了能耗;TiO2光催化剂具有良好的重复循环利用性能,循环利用次数可达3次以上;另外产氢剂三乙醇胺对光催化肉桂醛加氢的合理用量为5 m L。4、对光催化α,β-不饱和醛加氢实验的旋流环境进行模拟,发现旋流不仅具有反应溶液的增混效果,而且旋流形态的改变会造成光催化加氢反应界面处有效光照射面积增加的综合效益。在提升转速的过程中,出现了一个低速转折点和一个高速转折点,当转速大于低速转折点时,肉桂醛转化率随着转速的增加显著增大;而当转速大于高速转折点时,随转速的增加肉桂醛转化率提升并不明显。通过数值模拟得到不同的转速下环向平均速率、二次流速率、整体平均速率、z方向平均速率和气液界面面积等物理量变化的综合统计表。其中二次流能使反应溶液在内层和上层之间形成物质交换,气液界面面积的改变能使反应溶液受光面积发生改变,将二次流速率和气液界面面积的乘积定义为光照界面通量,可理解为单位时间内二次流带走的界面面积。通过计算得到光照界面通量和肉桂醛转化率的相关系数为0.974,光照界面通量将光源作用和旋流效应完美的结合起来,表明了光催化肉桂醛加氢转化率变化形成的原因所在。5、讨论了旋流效应下光催化α,β-不饱和醛加氢反应的界面交换机制。反应溶液与催化剂TiO2在旋流环境中充分混合,而二次流驱动反应溶液上下输运,将吸附肉桂醛的光催化剂TiO2装载至溶液上层气液界面处,充分吸收来自轴向方向的紫外光源照射,进行光催化加氢反应。此时在TiO2中产生光生电子-空穴对,并扩散至光催化剂表面,导带中的光生电子具有强还原性,将吸附在催化剂表面的肉桂醛还原为肉桂醇。而光生空穴具有强氧化性,将反应溶液中牺牲剂氧化。与此同时,二次流将吸附肉桂醇的TiO2卸载至溶液内层,循环往复,直至反应完成。本文研究了光催化不饱和C=C双键和C=O双键加氢,揭示了光催化剂对α,β-不饱和醛光催化加氢反应的影响规律和旋流效应下光催化加氢反应的界面交换机制,为光催化加氢的工业化应用提供了参考和借鉴。