本发明提供了一种可拓展的流动管式光催化反应装置和方法。该装置包括进样设备、管式光催化膜反应器和收集设备；进样设备包括进气瓶和进样瓶；进样瓶与所述管式光催化膜反应器连通；管式光催化膜反应器包括若干根串联的透明反应管，透明反应管内设置填充棒和包覆在填充棒表面的光催化膜，光催化膜包括支撑材料层和支撑材料层表面的光催化剂层，支撑材料层包覆在所述填充棒表面；光催化层和透明反应管内壁之间形成的环形空腔为催化反应发生区；管式光催化膜反应器的外两侧设置有光照设备和冷却设备。本发明还提供了通过上述装置完成的催化方法。本发明的装置设计合理、结构简单、操作方便、成本低廉，并普适于多种光催化合成反应，具有较高产率，有望应用于工业生产。