[发明专利]微墙阵列及其制备方法与应用、微通道及其制备方法、微通道反应器及其应用

说明书

本发明涉及微通道反应器领域，具体涉及一种微墙阵列及其制备方法与应用、微通道及其制备方法、微通道反应器及其应用。所述微墙阵列由至少两个微墙构成；所述微墙的横截面呈山峰的形状；所述山峰的峰高c为20‑30μm；所述山峰的半峰宽d为2‑15μm；各个微墙之间的中心间距b小于等于100μm；相邻所述微墙横截面的山峰的峰底之间的间距a满足以下条件：a＝b‑30。该微墙阵列具有可控的横截面形貌，将其用于制备微通道反应器时，能够显著提高反应的速率以及反应速率的可控性。

技术领域

本发明涉及微通道反应器，具体涉及一种微墙阵列及其制备方法与应用、微通道及其制备方法、微通道反应器及其应用。

背景技术

大型的化工反应经常因为反应液的不完全混合与低效率的催化过程，浪费大量的时间和能源。催化剂周围存在反应活性层，活性层内的反应物方可发生反应。

本领域知晓，液相催化反应过程通常包括反应物的扩散、反应物吸附于催化剂表面、催化反应产生生成物、生成物从催化剂表面脱附、生成物的扩散。一般的化工反应过程中，反应物与生成物的扩散和吸脱附常常需要较长的时间(20-60分钟)，反应物与催化剂之间存在一定的距离，许多反应物分子需要“排队”等待参与反应。因此，若能缩短“距离”和减少“等待时间”，能够极大提高反应效率。

微通道流体控制技术(微流控，Microfluidics)指的是使用微管道(尺寸为数十到数百微米)处理或操纵微小流体(体积为纳升到微升)的系统所涉及的科学和技术，是一门涉及化学、流体物理、新材料、生物学和生物医学工程的新兴交叉学科。

流体在微流控的微通道中的行为与其在宏观尺度通道中不同，这些流体行为(现象)不仅是微流控的重要特征和标志，还是方便、独特的技术手段。借助这些独特的流体现象，微流控可以实现一系列常规方法所难以完成的微加工和微操作。

通过微流控的方法，可以有效缩短反应物与催化剂之间的“距离”和反应物的减少“等待时间”，能够极大提高反应效率。

传统的制备微通道技术中，所使用的微通道的方法多为激光刻蚀法、3D打印法、原子沉积法等，这些方法能够快速、准确地制备可控的微纳米结构，对功能材料的器件化应用具有十分重要的意义。但是这些方法的成本较高、耗时较长，如激光刻蚀法制备微纳米结构，需要花费数周的时间(包括掩模版制备与蚀法刻蚀)，同时涉及到使用光刻胶这种对环境污染性较大的物质。

近年来，微模板纳米印刷技术能够实现多重功能材料的跨尺度印刷制造，并应用在可穿戴电子、柔性显示、微纳线路等领域。采用微模板印刷调控功能材料墨滴与自组装相结合的方式，利用微模板上的特征图案结构诱导有序收缩成型，促使最终印刷组装的微纳图案特征尺寸可远小于微模板上的特征图案。是一种有效的微纳材料加工方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的制备微通道反应器时成本较高、污染环境且结构不可控的问题，提供一种微墙阵列及其制备方法、微通道及其制备方法、微通道反应器及其应用，该微墙阵列具有可控的横截面形貌，将其用于制备微通道反应器时，能够显著提高反应的速率以及反应速率的可控性。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种微墙阵列，其中，所述微墙阵列由至少两个微墙构成；所述微墙的横截面呈山峰的形状；

所述山峰的峰高c为20-30μm；所述山峰的半峰宽d为2-15μm；

各个微墙之间的中心间距b小于等于100μm；相邻所述微墙横截面的山峰的峰底之间的间距a满足以下条件：

a＝b-30。

本发明第二方面提供一种本发明所述的微墙阵列的制备方法，其中，所述方法包括以下步骤：

(1)将模板进行抛光，采用划片法在模板上制备至少两个沟槽结构；