[發(fā)明專利]一種多孔分步進料的材料合成微流控芯片的構(gòu)建及應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2016-02-25
• 公開（公告）號: CN105728072A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏琴;任祥;吳丹;馬洪敏;閆濤;孫旭;張勇;王耀光
• 申請（專利權(quán)）人: 濟南大學(xué)
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多孔分步進料的材料合成微流控芯片的構(gòu)建及應(yīng)用，具體是一種基于多個不同內(nèi)管的多孔分步進料的材料合成微流控芯片，實現(xiàn)了不同時間不同濃度下進料對納米結(jié)構(gòu)合成的研究。

技術(shù)背景

納米材料，通常是指至少有一維在納米級別的材料。如果僅僅是尺度達到納米，而沒有特殊性能的材料，也不能叫納米材料。過去，科研工作者只注意原子、分子或者宇宙空間，常常忽略這個中間領(lǐng)域，而這個領(lǐng)域?qū)嶋H上大量存在于自然界，只是以前沒有認識到這個尺度范圍的性能。直到20世紀70年代，通過蒸發(fā)法制備超微離子，并通過研究它的性能發(fā)現(xiàn)：一個導(dǎo)電、導(dǎo)熱的銅、銀導(dǎo)體做成納米尺度以后，它就失去原來的性質(zhì)，表現(xiàn)出既不導(dǎo)電、也不導(dǎo)熱。磁性材料也是如此，像鐵鈷合金，把它做成大約20至30納米大小，磁疇就變成單磁疇，它的磁性要比原來高1000倍，納米材料才被大家廣泛認知。

隨著納米科技的發(fā)展，納米材料的制備方法已日趨成熟。水熱法是合成納米材料的最常用方法，主要是通過高溫高壓在水溶液或蒸汽等流體中合成物質(zhì)，再經(jīng)分離和熱處理得到納米微粒。水熱條件下離子反應(yīng)和水解反應(yīng)可以得到加速和促進，使一些在常溫下反應(yīng)速度很慢的熱力學(xué)反應(yīng)，在水熱條件下可以實現(xiàn)快速反應(yīng)。依據(jù)反應(yīng)類型不同分為：水熱氧化、還原、沉淀、合成、水解、結(jié)晶等。該法制得的納米粒子純度高、分散性好、晶形好且大小可控，但是水熱合成需要條件苛刻，高溫高壓的操作使得很多實驗操作起來異常麻煩。

多孔分步進料的材料合成微流控芯片，是分析方法在微流體合成系統(tǒng)中的集成與在線分析是發(fā)展通用微流體制備平臺和儀器的必然趨勢。但是，除紫外-可見吸收光譜以外，核磁共振、質(zhì)譜、傅里葉變換紅外光譜、電泳、拉曼光譜、激光散射、電子衍射等分析方法和表征手段很難實現(xiàn)在微流體合成系統(tǒng)中的集成與在線分析。近年來，隨著微電子學(xué)的發(fā)展，微型溫度傳感器、微型壓力傳感器、微型化學(xué)和生物傳感器、微型光譜儀等各種新型微納器件不斷涌現(xiàn)，為實現(xiàn)多種微型傳感器在微流控芯片上的集成與在線分析提供了可能。微檢測器與微執(zhí)行器在微納合成系統(tǒng)中的集成不但可以實現(xiàn)對熱力學(xué)和動力學(xué)參數(shù)的精確調(diào)控，極大提升所合成微納米材料的質(zhì)量和性能，還可以通過反應(yīng)過程中參數(shù)的變化更好地理解和掌握微納米材料的動態(tài)形成過程及合成機理。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一是構(gòu)建了一種多孔分步進料的材料合成微流控芯片。

本發(fā)明的目的之二是進行了多孔分步進料的材料合成微流控芯片的各種條件優(yōu)化，為實現(xiàn)納米材料的合成探索條件。

本發(fā)明的目的之三是利用多孔分步進料的方式，通過調(diào)控反應(yīng)過程的濃度梯度變化，實現(xiàn)納米材料的高效產(chǎn)出。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的多孔分步進料的材料合成微流控芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下

1.一種多孔分步進料的材料合成微流控芯片的構(gòu)建及應(yīng)用

包括外管（1）、內(nèi)管（2）、內(nèi)管進樣頭（3）、外管進樣頭（4）；所述的內(nèi)管（2）共有4個，大小各異，最靠近外管進樣頭（4）的內(nèi)管最長，其尖端位于外管進樣頭的中軸線位置，深入外管（1）內(nèi)部，離開外管進樣頭（4）越遠的內(nèi)管（2），其長度越小，所有內(nèi)管（2）位于外管（1）里面的一端為內(nèi)管進樣頭，另一端為內(nèi)管進樣口（3）；所述的外管進樣頭（4）嵌合在外管左端的管壁上。

2.一種多孔分步進料的材料合成微流控芯片的構(gòu)建及應(yīng)用

外管（1）和內(nèi)管（2）均為圓形毛細管；外管（1）的口徑在100μm至3mm之間。

3.內(nèi)管（2）口徑在5μm至500μm之間；內(nèi)管（2）的嵌入外管（1）的長度在50μm至1.5mm之間。

4.外管（1）為左端進樣裝置，用于加載無機相。

5.內(nèi)管（2）為上端分步進樣裝置，用于加載有機相。

6.有機相選自下列之一：二氯甲烷，乙酸丁酯，甲基叔丁基醚，異丙醚，異丁醇。

7.有機相與水相的流速比為1:10至5:1之間。

8.有機相與水相溶質(zhì)的介電常數(shù)比為1:5至5:1之間。

9.4個內(nèi)管（2）的分步進樣時間差為0.1s至100s之間。

本發(fā)明有益成果

（1）構(gòu)建了一種多孔分步進料的材料合成微流控芯片。

（2）通過構(gòu)建的多孔分步進料的材料合成微流控芯片，合成成分可控，濃度梯度可控的的納米材料。

具體實施方式

實施例1

一種多孔分步進料的材料合成微流控芯片的構(gòu)建及應(yīng)用