[发明专利]基于液体微米马达的微反应器及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种基于液体微米马达的微反应器，包括螺吡喃的硅油溶液以及悬浮于其中的至少两个微米马达，螺吡喃的硅油溶液中还包括有机溶剂，微米马达由光源驱动，微米马达由不溶于油的含水液滴组成，微米马达呈液滴状，微米马达的粒径为100‑1000μm。本发明还提供了其制备方法，包括以下步骤：将螺吡喃溶于有机溶剂，得到有机溶液；将有机溶液与硅油混合，得到螺吡喃的硅油溶液；将不溶于油的含水液滴加入螺吡喃的硅油溶液中，得到基于液体微米马达的微反应器。本发明还公开了上述基于液体微米马达的微反应器在分析化学反应中的应用。本发明的微反应器用光源替代了微通道，通过调节光源的强度，还可以控制液体马达的运动方向和速度，以达到检测的目的。

技术领域

本发明涉及微反应器，尤其涉及一种基于液体微米马达的微反应器及其制备方法和应用。

背景技术

在化工工程中，很多实验和加工都涉及到不同溶液之间的相互混合和反应。利用机械或者流体动力学的方法，可以实现两种或者多种物质相互混合接触。其中一种能够实现少量物质混合和反应的方法是借助微反应器。传统的微反应器是指利用微加工的方法，在固体基底上制造出具有尺寸为10-1000微米的微通道的三维结构原件。当流体在这些微通道中流动时，不同通道中的流体实现混合，并且发生反应。由于微反应器通常含有通道多样性和小的通道尺寸，导致其可以同时进行多个不同的反应并且样品的用量很小。

如今，微反应器主要是通过软刻蚀的方法来刻蚀聚二甲基硅氧烷(PDMS)从而得到小尺寸的微通道。然后在微通道里面充满流体，通过加压推动这些流体运动，在流体相互接触的地方，它们就会融合和反应。把化学反应控制在尽量微小的空间内发生，这是微型反应器的根本特点。同时，由于通道多样性，还可以实现同时做多个不同的化学反应，能够提高工作效率。

传统的微反应器的构造方法比较复杂，一般需要用到刻蚀的方法来构建复杂的通道，对设备的要求高，导致成本升高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于液体微米马达的微反应器及其制备方法和应用，利用光源的照射路径形成微米马达的运动路径，替代传统的微通道，并且利用光源控制微米马达的运动方向和速度。

本发明中，微米马达是能够将化学能转化为动能的一种能够在溶液中自主运动的微米级物体。

本发明提供了一种基于液体微米马达的微反应器，包括螺吡喃的硅油溶液以及悬浮于其中的至少两个微米马达，螺吡喃的硅油溶液中还包括有机溶剂，微米马达由光源驱动，微米马达由不溶于油的含水液滴组成，微米马达呈液滴状，微米马达的粒径可控制在100-1000μm，优选地，微米马达的粒径为300μm。

进一步地，螺吡喃的结构式如下：

其中，R₁为烷基，R₂为氢或烷氧基。

进一步地，R₁为C¹-C⁸烷基，R₂为氢或甲氧基。优选地，R₁为甲基或辛基，R₂为氢或甲氧基。

优选地，螺吡喃的结构式如下：

(其中R＝C₈H₁₇)或

进一步地，有机溶剂为氯仿、二氯甲烷、甲苯和四氢呋喃中的一种或几种。

进一步地，光源由波长为350nm-600nm之间的光混合后形成。以上波长的光混合后形成白光。优选地，光源由371nm、409nm、442nm、554nm、582nm的光混合形成。