[發(fā)明專利]一種微納材料微反應(yīng)器芯片及其在單分散納米材料制備中的應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2016-02-25
• 公開（公告）號: CN105688772A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏琴;馬洪敏;任祥;吳丹;閆濤;張勇;王耀光;孫旭
• 申請（專利權(quán)）人: 濟(jì)南大學(xué)
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微納材料微反應(yīng)器芯片及其在單分散納米材料制備中的應(yīng)用，具體是一種基于套管結(jié)構(gòu)的微反應(yīng)器，制備了單分散且尺寸均一的納米顆粒。

技術(shù)背景

納米材料，廣義上是指三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍超精細(xì)顆粒材料的總稱。根據(jù)2011年10月18日歐盟委員會通過的定義，納米材料是一種由基本顆粒組成的粉狀或團(tuán)塊狀天然或人工材料，這一基本顆粒的一個或多個三維尺寸在1納米至100納米之間，并且這一基本顆粒的總數(shù)量在整個材料的所有顆粒總數(shù)中占50％以上。由于具有較大的比表面積和宏觀量子隧道效應(yīng)，使其具有廣泛的應(yīng)用前景。

隨著納米科技的發(fā)展，納米材料的制備方法已日趨成熟。納米材料的制備方法按物態(tài)一般可歸納為氣相法、液相法、固相法。例如，氣相法是將高溫的蒸汽在冷阱中冷凝或在襯底上沉積和生長低維納米材料的方法。氣相法主要包括物理氣相沉積（PVD）和化學(xué)氣相沉積（CVD），在某些情況下使用其他熱源獲得氣源，如電阻加熱法，高頻感應(yīng)電流加熱法，混合等離子加熱法，通電加熱蒸發(fā)法。化學(xué)氣相沉積方法是在一個加熱的襯底上，通過一種或幾種氣態(tài)元素或化合物產(chǎn)生的化學(xué)元素反應(yīng)形成納米材料的過程,具有均勻性好，可對整個基體進(jìn)行沉積等優(yōu)點，其缺點是襯底溫度高。

微流體技術(shù)因其微米數(shù)量級的通道結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的液滴和流型操控性能、較快的傳熱傳質(zhì)速度等特點，已廣泛應(yīng)用于金屬粒子、氧化硅、納米沸石、量子點、金屬有機(jī)骨架材料MOFs等微納米材料的高效合成，呈現(xiàn)出制備時間顯著縮短、產(chǎn)品尺寸均一度大幅提高等優(yōu)點。同時，還能通過耦合多步合成過程制得微納復(fù)合顆粒，如CdS/ZnS核殼量子點、Co/Au核殼納米粒子和核殼結(jié)構(gòu)MOF微粒等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一是構(gòu)建了一種微納材料微反應(yīng)器芯片。

本發(fā)明的目的之二是進(jìn)行了微納材料微反應(yīng)器芯片的各種條件優(yōu)化，為實現(xiàn)納米材料的合成探索條件。

本發(fā)明的目的之三是通過構(gòu)建的微納材料微反應(yīng)器芯片合成形貌一致，尺寸均一的納米材料。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的微流控芯片結(jié)構(gòu)示意圖。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下

1.一種微納材料微反應(yīng)器芯片及其在單分散納米材料制備中的應(yīng)用，包括外管（1）、內(nèi)管（2）、外管進(jìn)樣頭（3）和內(nèi)管進(jìn)樣頭（4）；所述的外管（1）和內(nèi)管（2）共中心軸套接；所述的外管（1）貫穿于整個微反應(yīng)器中，尺寸一致；所述的內(nèi)管（2）深入外管（1）內(nèi)部，一端為樣品進(jìn)樣口（5），另一端為內(nèi)管進(jìn)樣頭（4）；所述的內(nèi)管進(jìn)樣頭（4）出口在軸線中心處；所述的外管進(jìn)樣頭（3）嵌合在外管一頭的管壁上。

2.內(nèi)管和外管的構(gòu)造

外管（1）和內(nèi)管（2）均為圓形毛細(xì)管；內(nèi)管（2）的尖端出樣口為內(nèi)管進(jìn)樣頭（4），口徑在10μm至500μm之間；外管進(jìn)樣頭（3）的口徑為100μm至1.5mm之間；內(nèi)管（2）的內(nèi)徑和外管（1）的內(nèi)徑之比在1:2至1:30之間。

3.內(nèi)管（2）加載含無機(jī)材料的水相，外管（1）和內(nèi)管（2）之間通過外管進(jìn)樣頭（3）加載有機(jī)相，所述的有機(jī)相與水互不相溶。

4.外管（1）加載的有機(jī)相選自下列之一：苯，甲苯，二氯甲烷，乙酸乙酯，四氯化碳。

5.內(nèi)管和外管加載的水相與有機(jī)相的流速比為1:10至1:1之間。

6.內(nèi)管和外管加載的水相與有機(jī)相的溫度比為1:2至2:1之間。

7.內(nèi)管和外管加載的水相與有機(jī)相的pH比為2:3至3:2之間。

本發(fā)明有益成果

（1）構(gòu)建了一種微納材料微反應(yīng)器芯片。

（2）通過構(gòu)建的微納材料微反應(yīng)器芯片，合成形貌一致，尺寸均一的納米材料。

具體實施方式

實施例1

一種微納材料微反應(yīng)器芯片及其在單分散納米材料制備中的應(yīng)用

包括外管（1）、內(nèi)管（2）、外管進(jìn)樣頭（3）和內(nèi)管進(jìn)樣頭（4）；所述的外管（1）和內(nèi)管（2）共中心軸套接；所述的外管（1）貫穿于整個微反應(yīng)器中，尺寸一致；所述的內(nèi)管（2）深入外管（1）內(nèi)部，一端為樣品進(jìn)樣口（5），另一端為內(nèi)管進(jìn)樣頭（4）；所述的內(nèi)管進(jìn)樣頭（4）出口在軸線中心處；所述的外管進(jìn)樣頭（3）嵌合在外管一頭的管壁上。

實施例2

一種微納材料微反應(yīng)器芯片及其在單分散納米材料制備中的應(yīng)用