[发明专利]一种利用光催化反应和液体弹珠模型实现液滴运动的方法

说明书

本发明公开了一种利用光催化反应和液体弹珠模型实现液滴运动的方法，包括如下步骤：1)将亲水性的催化剂纳米颗粒均匀地粘贴在容器内的底部上；2)向所述容器内加入适量的水，然后滴入有机溶剂液滴，通过滚滴法形成液体弹珠模型；3)对所述液体弹珠进行局部光照，使得液体弹珠表面部分水发生光解反应，产生的气泡推动液体弹珠自由移动。本发明的方法主要通过非接触式进行光操控液体弹珠移动，不仅使得液体弹珠具有优异的结构稳定性，而且液滴移动效率高，移动速度快，可以在短时间内产生足量的气泡以快速推动液滴移动；很好的满足了生产和科研上对于微流体输运的需要。

技术领域

本发明属于胶体和界面化学的技术领域。更具体地，涉及一种利用光催化反应和液体弹珠模型实现有效操控液滴运动的方法。

背景技术

众所周知，利用液滴进行的微型化工反应已经成为化工反应中控制反应进程的一种重要手段，但如何做到自由操控液体仍是一个困难的问题。目前提出的操控液滴的手段包括利用光敏表面活性剂在紫外光下的Marangoni效应以及利用激光热效应驱动液滴运动等方法，如文献[D.Okawa,S.J.Pastine,A.Zettl,and J.M.J.Fréchet,J.Am.Chem.Soc.,2009,131,5396-5398.]和[N.Garnier,R.Grigoriev,and M.Schatz,Phys.Rev.Lett.,2003,91,054501.]的记载。但仍存在着响应时间长，液滴移动速度慢，及需要使用制备工艺复杂的表面活性剂等问题。因此，如何能够快速、高效、准确的控制液体的输运仍是一个具有挑战性的难题。

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种液滴在水溶液中的新型操控方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用光催化反应和液体弹珠模型实现有效操控液滴运动的方法。该方法通过光解水的方式，驱动被亲水性的催化剂纳米颗粒包裹的液体弹珠运动，从而有效达到了快速输送液滴的目的。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种利用光催化反应和液体弹珠模型实现液滴运动的方法，包括如下步骤：

1)将亲水性的催化剂纳米颗粒均匀地粘贴在容器内的底部上；

2)向所述容器内加入适量的水，然后滴入有机溶剂液滴，通过滚滴法形成液体弹珠模型；

3)对所述液体弹珠进行局部光照，使得液体弹珠表面部分水发生光解反应，产生的气泡推动液体弹珠自由移动。

优选地，所述亲水性的催化剂纳米颗粒为FeP/CdS、CuCr₂O₄/TiO、In₂O₃/Ta₂O和NaTaO₃/Na₂Ta₂O的异质结纳米复合物光催化剂中的一种。

优选地，所述有机溶剂为四氯化碳、氯仿、二氯乙烷和不溶于水的有机溶剂中的一种。

优选地，所述光照的光源为自然光或者其他可以提高催化效率的光线。

优选地，所述液体弹珠模型是指通过所述亲水性的催化剂纳米颗粒自发地并均匀地包裹在有机溶剂液滴表面形成的。

优选地，所述粘贴是指将亲水性的催化剂纳米颗粒通过双面贴粘贴在容器内的底面上。

优选地，所述液体弹珠模型是一种稳定的结构。

本发明的有益效果如下：

1、本发明的方法主要是通过非接触式进行光操控液体弹珠移动，不仅使得液体弹珠具有优异的结构稳定性，而且液滴移动效率高，移动速度快，可以在短时间内产生足量的气泡，以快速推动液滴移动。