在能源和环境问题日益严峻的今天,一种“人工树叶”式新型太阳能微反应器,荧光太阳能聚集器(Luminescent Solar Concentrator,LSC)-光微反应器(Photomicroreactor,PM),因其结合了微通道反应器和LSC的双重优点,在高效利用太阳能及绿色生产方面表现出巨大的潜力,受到了学术界的广泛关注。然而,若想使LSC-PM远超传统的化工生产方式,进而被广泛接受并真正实现工业化运用,仍需要对反应器自身进行优化,提高能量转换效率并且拓宽其应用范围。本论文采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为全新的波导材料,有效解决了 LSC-PM中荧光分子不稳定的问题,并利用微细加工技术,简化了反应器加工工序,成功制得PMMA材质的内嵌毛细管式新型LSC-PM。为进一步提高新型LSC-PM的性能,本论文进行了光子传导过程强化及传质过程强化的研究。首先,采用“板-毛细管-板”光固化胶粘合法构建了内嵌毛细管的LSC-PM,不仅解决了反应器溶剂耐受性差的问题,还最大限度地消除了微反应器内部的光子传递损耗。其次,采用填充强化策略实现了光反应的过程强化。通过停留时间分布测试证实在毛细管微通道中填充微珠能够有效增强传质效率,且毛细管通道内径2mm、填充850μm玻璃微珠的反应器内部反应料液流态最接近平推流(Pe～100)。模型反应测试结果显示,该条件能在维持高反应产率的前提下,将模型反应的反应速率提升为无填充型LSC-PM的2倍。基于以上工作,本论文进行了不同“荧光染料-光催化剂”组合的筛选,证明了 LSC-PM适用于绝大部分的可见光催化反应,并制备了新的绿色LSC-PM。以孟加拉玫瑰红为催化剂,氧气为氧源,在绿色LSC-PM中进行了 α-松油烯光催化氧化实验,结果显示,LSC-PM中停留时间为20s时,产物收率就达到了 21.8%(间歇式反应时间20min后,产物收率仅为15%)。本论文的研究结果不仅有助于LSC-PM自身在能量利用率和反应器性能方面的进步,而且为光催化反应中同时强化传质和光子传导提供了一个潜在的新方向。此外,本论文的研究结果也有力地证明了 LSC-PM应用于多相反应同样具备高效性,这意味着LSC-PM可以成为多相光催化反应的实施平台。