[發明專利]一種多級反應微流控裝置及其制備納米材料的應用

有效

• 申請號: 201810452251.1
• 申請日: 2018-05-12
• 公開（公告）號: CN108525622B
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發明（設計）人: 汪樂余;胡高飛;楊莉莉
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00;C08G83/00;C08K3/36;C09K11/02;C09K11/06;A61K9/50;A61K47/04;A61K47/34
• 代理公司: 11108 北京太兆天元知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 張洪年

本發明公開了一種多級反應微流控裝置及其制備納米材料的應用。本發明的方法是利用在聚二甲基硅氧烷內部制造微孔道再與聚四氟乙烯管組裝搭建成多級微流控反應裝置，并將其應用于納米材料的制備。利用本裝置可以得到尺寸均一、分散性好、能用于小分子負載與運輸的二氧化硅包覆ZIF?8核殼結構納米膠囊。與傳統微流控方法比較，該方法可進行多級反應，工藝簡單，反應裝置穩健，并且合成成本相對低廉。

技術領域

本發明屬于納米材料制備技術領域，特別涉及一種多級反應微流控裝置及其制備納米材料的應用。

背景技術

近年來，生物和化學等領域越來越注重微型化，而微流控技術在這方面的發展尤為值得重視?！拔⒘骺亍笔且婚T在微電子、微制作、生物工程和納米技術等基礎上發展起來的新型交叉學科，它利用微流控裝置中的微通道(孔徑5-500μm)對微量液體或樣品(體積一般為10^-6-10^-15L)在微觀尺度上進行操縱、處理與控制。

微流控技術由于其分析速度快、高通量和高重復性等特點而備受人們的關注。傳統的微流控體系都是由聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片制作而成的。PDMS是一種易剪裁的透明塊狀材料，因此它可被用于監控芯片中的反應進程，也可用于進行一些光照實驗。然而，PDMS芯片在制作過程中需要借助昂貴的儀器與設備，制作步驟復雜并且需要精確的控制，對制作工藝要求較高。另外，經過復雜制備過程的某種芯片模板只能用于該種PDMS芯片的多次制備，這就意味著為了滿足不同合成過程需求就必須制備不同的芯片模板以得到不同孔道結構的PDMS芯片。更重要的是，制備好PDMS芯片在使用過程中容易損壞，這就使得生產成本的增加與生產效率的大大降低。綜上，這些特點限制了PDMS芯片在納米材料制備領域的應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種多級反應微流控裝置及其用途，以克服現有的微流控技術中的缺陷和不足之處，達到多級反應、工藝簡單、反應裝置穩健、低成本的目的。

一種多級反應微流控裝置，其特征在于，包括三維結構微混合器，所述三維結構微混合器由PDMS材料本體和四根PTFE(聚四氟乙烯)管道構成，所述四根PTFE管道于PDMS材料本體中心交匯且相通，其中，三根PTFE管道以平行于PDMS材料本體所在平面的方式插入PDMS材料本體，所述三根PTFE管道中，兩根PTFE管道在一條直線，并垂直于另一根具有螺旋式單向通道部分的PTFE管道；最后一根PTFE管道以垂直于PDMS材料本體所在平面和其它三根PTFE管道所在平面的方式插入PDMS材料本體。

進一步的，所述三維結構微混合器的制作方法為：將PDMS單體和固化劑按照體積比8-10:1的比例均勻混合和消泡后倒入玻璃皿中在80-90℃的烘箱中固化0.5-1小時，冷卻后取出固化好的PDMS，在其中心部位按照正方形輪廓裁去一塊，得到中空結構框架，在水平面上沿互相垂直的三個方向插上鋼針，三根針頭交匯于正方形輪廓的正中心，呈“T”字型結構，接著，向中空結構框架的空槽中倒入PDMS前驅體，放入80-100℃的烘箱中固化10-30分鐘，再使用注射器在三個針頭的交匯處注入體積為20-500μL的小氣泡，繼續放入烘箱中固化0.5-1小時；取出框架放至冷卻，待針頭拔出后，將澆注成型的正方形PDMS與外框架分離，在氣泡位置正上方用打孔器豎直造孔使小氣泡與外界連通；將四根PTFE管分別插入正方形PDMS的四個孔道中；三根PTFE管A、B、C分別插入水平面上的三個孔道，其中A⊥C，B⊥C，C管后段部分再連接一段PTFE管，經纏繞后呈螺旋式單向通道，管道置于水浴加熱器中，以便通過改變加熱器的溫度來調節PTFE的溫度；另外一根PTFE管D插入豎直方向的孔道中。

將所述多級反應微流控裝置用于制備二氧化硅包覆的ZIF-8核殼結構納米膠囊。

優選的，將所述多級反應微流控裝置用于制備二氧化硅包覆的ZIF-8核殼結構納米膠囊，包括以下步驟：