[發(fā)明專(zhuān)利]一種組合材料芯片及芯片支架

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810099711.7
• 申請(qǐng)日: 2018-02-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108405001B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 向勇;張曉晴;史家遠(yuǎn);張曉琨
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01L3/00
• 分類(lèi)號(hào): B01L3/00;G01N31/10;B01L9/00
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專(zhuān)利中心 51203
• 代理人: 閆樹(shù)平

本發(fā)明屬于材料基因組合材料芯片設(shè)計(jì)及氣固兩相催化反應(yīng)領(lǐng)域，具體涉及一種組合材料芯片及芯片支架，適用于氣固兩相催化反應(yīng)及其所對(duì)應(yīng)的活性評(píng)價(jià)體系反應(yīng)器。本發(fā)明通過(guò)對(duì)組合材料芯片的結(jié)構(gòu)進(jìn)行打孔設(shè)計(jì)，在反應(yīng)氣體與活性材料更加充分接觸的基礎(chǔ)上，減小了反應(yīng)器的內(nèi)部氣阻，提升了反應(yīng)體系的安全系數(shù)，使其更加適用于氣固兩相反應(yīng)過(guò)程。并針對(duì)固定床反應(yīng)器的反應(yīng)腔體設(shè)計(jì)了組合材料芯片支架，實(shí)現(xiàn)對(duì)組合材料芯片位置的固定，該支架能夠保證材料芯片在反應(yīng)器中處于垂直狀態(tài)；讓反應(yīng)氣體正面與芯片上的活性組分充分接觸的同時(shí)，及時(shí)排出反應(yīng)產(chǎn)物降低逆反應(yīng)發(fā)生概率，從而提高催化材料活性的高通量評(píng)價(jià)精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料基因組合材料芯片設(shè)計(jì)及氣固兩相催化反應(yīng)領(lǐng)域，具體涉及一種組合材料芯片及芯片支架，適用于氣固兩相催化反應(yīng)及其所對(duì)應(yīng)的活性評(píng)價(jià)體系反應(yīng)器。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的材料科學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué)，需要逐一合成逐一測(cè)試，耗時(shí)費(fèi)力的合成方法制約了材料創(chuàng)新的速度。所以材料科學(xué)領(lǐng)域在不斷探索尋找更加高效率的實(shí)驗(yàn)方法。上個(gè)世紀(jì)70年代，Hanak在研究超導(dǎo)材料的過(guò)程中首先提出了提高實(shí)驗(yàn)通量的組合材料概念，他采用共濺射方法一次性合成完整的二元或者三元組合材料，并對(duì)樣品進(jìn)行了快速，無(wú)損，全面的成分和結(jié)構(gòu)分析，以及掃描式的快速測(cè)試，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以表格、圖形或者數(shù)學(xué)表達(dá)式的形式輸出材料的結(jié)構(gòu)和性能數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)的材料研究手段相比，組合材料芯片的方法將二元材料的研究效率提高了30倍，三元體系的研究效率提高了750倍。實(shí)現(xiàn)了材料數(shù)據(jù)的高通量快速積累。

組合材料芯片是材料基因組技術(shù)的核心工具，多基于高通量化學(xué)氣相沉積或者磁控濺射裝備，實(shí)現(xiàn)在單個(gè)材料芯片上多元多組分的組合材料沉積，常見(jiàn)的組合材料芯片基底的材料是玻璃、導(dǎo)電玻璃、硅片等。一般材料芯片的形狀為正多邊形(正三角形或者正方形為主)，芯片的厚度與對(duì)應(yīng)的芯片制造裝備相關(guān)，一般為0.5～2mm。此外現(xiàn)有的組合材料芯片基底均為一整片完整的材料。組合材料芯片的應(yīng)用研究是通過(guò)表征材料芯片上各組成材料的晶相結(jié)構(gòu)、厚度等結(jié)構(gòu)參數(shù)，構(gòu)建一個(gè)材料芯片的相圖。

為了更全面的構(gòu)建組合材料芯片的構(gòu)效關(guān)系，因此需要在表征測(cè)試的基礎(chǔ)上，將其直接放入一個(gè)特定的目標(biāo)反應(yīng)體系中，通過(guò)直接評(píng)價(jià)材料芯片的性能來(lái)構(gòu)建材料芯片活性數(shù)據(jù)庫(kù)。但是現(xiàn)有組合材料芯片的僅能夠滿(mǎn)足一般的材料芯片表征方式，用于氣固兩相反應(yīng)活性評(píng)價(jià)過(guò)程時(shí)，其產(chǎn)生的反應(yīng)產(chǎn)物在組合材料芯片上的滯留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，進(jìn)而加大與的活性組分發(fā)生逆反應(yīng)的概率，使得評(píng)價(jià)結(jié)果不佳。例如當(dāng)我們需要將催化劑材料制備成組合材料芯片，并且評(píng)價(jià)其催化活性的時(shí)候就需要將材料芯片放置在固定床反應(yīng)器(氣固兩相反應(yīng))內(nèi)，通常需要反應(yīng)氣體及時(shí)通過(guò)材料芯片，且和芯片上的每一種組分都接觸。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述存在問(wèn)題或不足，為提高組合材料芯片用于活性評(píng)價(jià)結(jié)果的精度，本發(fā)明提供了一種組合材料芯片及芯片支架。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種組合材料芯片，適用于活性評(píng)價(jià)的氣固兩相催化反應(yīng)，其上設(shè)置有貫通兩面的通孔，以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)氣體與催化劑表面活性組分充分接觸的前提下，減小反應(yīng)氣阻，及時(shí)排出反應(yīng)產(chǎn)物降低逆反應(yīng)的發(fā)生概率，同時(shí)提高了催化反應(yīng)的安全性(即氣阻過(guò)大反應(yīng)器存在的安全隱患)。

進(jìn)一步的，所述通孔的孔徑1～2mm，不可過(guò)大，否則會(huì)影響材料芯片上的組分單元，通孔位置優(yōu)選組合材料芯片各組分的邊界交點(diǎn)，均勻分散為佳。

一種組合材料芯片支架，為圓弧型片狀結(jié)構(gòu)，其圓弧的弧度與固定床反應(yīng)器的內(nèi)部圓柱反應(yīng)腔體相適應(yīng)；支架上設(shè)有一個(gè)貫通的槽，槽寬與組合材料芯片的厚度大小相適應(yīng)，槽長(zhǎng)大于組合材料芯片夾持邊的長(zhǎng)度，以?shī)A持組合材料芯片并使其垂直槽所在的面。使用時(shí)將組合材料芯片夾持于支架的貫通槽，置于固定床反應(yīng)器的圓柱反應(yīng)腔體內(nèi)部，使得組合材料芯片的平面與圓柱反應(yīng)腔體的圓柱面平行。

進(jìn)一步的，所述支架上開(kāi)兩個(gè)小孔，用于配合工具推送其在反應(yīng)腔體中的進(jìn)出。