[發明專利]一種調控微顆粒形貌和孔結構的裝置及方法

有效

• 申請號: 201910905313.4
• 申請日: 2019-09-24
• 公開（公告）號: CN110681330B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 王建梅;李艷;陳成敏;王建春;趙培
• 申請（專利權）人: 山東省科學院能源研究所
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00;B01J19/10;C08J3/12;C08J9/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發明涉及一種調控微顆粒形貌和孔結構的裝置及方法。該調控微顆粒形貌和孔結構的裝置為微通道反應器，其包括液滴產生區和超聲誘導區，其中，所述超聲誘導區設有超聲誘導設備和微流控芯片；所述液滴產生區的通道為Y型微通道、T型微通道、流動共聚焦型通道和共流型通道中的一種或兩種以上的組合；所述液滴產生區和所述超聲誘導區采取獨立分體設計。本發明還提供了利用上述裝置調控聚乙烯醇微顆粒形貌和孔結構的方法。利用本發明提供的調控微顆粒形貌和結構的裝置和方法制備微顆粒能夠克服現有技術存在的工藝復雜、產品形狀、內部孔結構難以精確控制等缺點，并且制備過程簡單，微顆粒具有形貌/孔結構可控、粒度均一的優點。

技術領域

本發明屬于微納米顆粒制備技術，具體涉及一種調控微顆粒形貌和孔結構的裝置及方法。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

具有特定形貌或孔結構的微顆粒被廣泛的應用于細胞球培養、藥物靶向可控緩釋載體、模板劑、吸附分離劑等，在醫學、材料、電子等領域具有廣泛的應用。采用水熱法在模板劑的誘導下調控微顆粒的形貌是目前常用的方法，該方法可制備出設定形貌的微顆粒，但存在以下兩個問題：(1)購買或合成特定結構和組成的模板劑，導致微顆粒制備的成本增加、工藝復雜化；(2)反應釜的體積一般是幾十毫升或升級，在此尺度下進行反應，溫度、混合、反應等條件很難保證完全一致，導致微顆粒產品很難達到尺寸、形貌和結構的均一、可控；(3)反應條件苛刻，需要較高的溫度、壓力。另外一種調控微顆粒形貌的方法是利用材料對光的敏感性，在反應區域覆蓋所需形狀的模板，同時加以紫外光的照射，當流體通過反應區時，即會固化成特定形狀的微顆粒。該方法同樣存在著模板需根據微顆粒形狀來隨時更改，微顆粒產品僅僅在某個面上實現形狀化，不能實現360度立體形狀化。

可見，現有技術并不能實現微顆粒在形貌和孔結構上的精確、可控調控。

發明內容

為了克服上述問題，本發明提供了一種能夠控制形貌和孔結構的微顆粒的裝置及制備方法，該裝置及制備方法采用超聲場耦合微通道反應器進行，能夠實現對于微顆粒的形貌和孔結構的準確控制。

為實現上述技術目的，本發明采用的技術方案如下：

一種調控微顆粒形貌和結構的裝置，所述裝置為微通道反應器，所述微通道反應器包括：液滴產生區和超聲誘導區，所述液滴產生區和超聲誘導區相連；

所述液滴產生區使各組分匯聚成油包水液滴；

所述超聲誘導區使各組分在超聲作用下混合。

本發明采用超聲耦合微反應器，并且將液滴產生區與誘導區分離的方式，通過調控流體參數或(和)超聲參數，即可簡單控制微顆粒的形貌、尺寸和內部孔結構。相比于發明人之前的專利CN201810002363.7，本發明不僅可以控制粒徑，還可以調控形貌及內部孔結構。

在一些實施例中，所述裝置還包括收集固化區。本發明的上述裝置可以有效精確制備形貌/孔結構可控的微顆粒。

本申請中對液滴產生區的通道的結構并不作特殊的限定，在一些實施例中，所述液滴產生區的通道為Y型微通道、T型微通道、流動共聚焦型通道和共流型通道中的一種或兩種以上的組合。使各分散相分別從不同的通道泵入微通道反應器，使它們在液滴產生區匯聚成油包水液滴。

在一些實施例中，所述超聲誘導區的通道上設置于所述超聲清洗儀內；與現有的超聲輔助微通道反應裝置不同的是：本發明采用液滴產生區制備油包水液滴，將所有反應物料包裹在液滴中，每個液滴就是一個微反應器，然后再對液滴施加超聲場，一方面保證每種物料配比的均一性，另一方面防止物料及產物沉積在通道中污染通道，再者，每個液滴的體積是在納升級別，超聲場對每個液滴進行作用時，液滴內物料的混合會更均勻速度更快。