[发明专利]一种用于一步合成异质结材料的微流控装置及合成方法和应用

权利要求书

1.一种用于一步合成异质结材料的微流控装置，其特征在于，所述微流控装置包括第一注射器(1)、第二注射器(2)、第三注射器(3)、第一T型连接器(6)、第二T型连接器(7)，第一微流控毛细管线圈(8)、第二微流控毛细管线圈(9)、第三微流控毛细管线圈(10)；其中，所述第一T型连接器(6)通过管道分别与第一注射器(1)、第二注射器(2)和第一微流控毛细管线圈(8)连通，所述第二T型连接器(7)通过管道分别与第一微流控毛细管线圈(8)、第二微流控毛细管线圈(9)和第三微流控毛细管线圈(10)连通，所述第三注射器(3)通过管道与第二微流控毛细管线圈(9)连通；所述第一微流控毛细管线圈(8)外部设有第一电磁感应加热控制器(11)，所述第二微流控毛细管线圈(9)外部设有第二电磁感应加热控制器(12)，所述第三微流控毛细管线圈(10)外部设有第三电磁感应加热控制器(13)。

2.根据权利要求1所述的用于一步合成异质结材料的微流控装置，其特征在于，所述微流控装置还包括收集装置(14)，所述收集装置(14)与第三微流控毛细管线圈(10)连通，用于接收第三微流控毛细管线圈(10)内合成的异质结材料。

3.根据权利要求1所述的用于一步合成异质结材料的微流控装置，其特征在于，所述微流控装置还包括用于调控反应液流速的第一注射泵(4)和第二注射泵(5)，所述第一注射泵(4)通过管道分别与第一注射器(1)和第二注射器(2)连通，所述第二注射泵(5)通过管道与第三注射器(3)连通。

4.根据权利要求1所述的用于一步合成异质结材料的微流控装置，其特征在于，所述管道和第一T型连接器(6)、第二T型连接器(7)的材质均为316不锈钢。

5.根据权利要求1所述的用于一步合成异质结材料的微流控装置，其特征在于，管道的内径为0.13-1.0mm，壁厚为0.3-0.7mm，耐压范围为25-133MPa。

6.根据权利要求2所述的用于一步合成异质结材料的微流控装置，其特征在于，所述第一注射器(1)、第二注射器(2)、第三注射器(3)的规格均为10mL-50mL，所述第一微流控毛细管线圈(8)、第二微流控毛细管线圈(9)、第三微流控毛细管线圈(10)的缠绕圈数均为8-12圈，每圈的直径为0.5-2cm。

7.一种利用权利要求1-6任一所述的微流控装置一步合成异质结材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)配置反应液，反应液为用于合成异质结材料，或用于合成异质结催化剂的原料，反应液为第一反应液、第二反应液、第三反应液中的两种或三种；

(2)反应液为三种时，将配置的第一反应液和第二反应液分别转移至第一注射器(1)和第二注射器(2)中，将第三反应液转移到第三注射器(3)中，反应液为两种时，关闭第一注射器(1)或第二注射器(2)；开启第一电磁感应加热控制器(11)、第二电磁感应加热控制器(12)和第三电磁感应加热控制器(13)，调节三个电磁感应加热控制器的频率；分别调节反应液的流速，使反应液分别在管道内形成均匀层流；驱动第一反应液和/或第二反应液进入第一T型连接器(6)，经第一T型连接器(6)混合后流向第一微流控毛细管线圈(8)；驱动第三反应液流向第二微流控毛细管线圈(9)；再经第二T型连接器(7)混合后进入第三微流控毛细管线圈(10)，在磁热效应下，反应液在微流控毛细线圈(10)中进行异质结材料的合成，反应结束后收集产物。

8.根据权利要求7所述微流控装置一步合成异质结材料的方法，其特征在于，步骤(1)中，反应液为合成多元和多维度异质结复合材料的前驱体，所述反应液的浓度为0.01-0.15mol/L，所述多维度异质结复合材料包括零维材料、一维材料或二维材料。

9.根据权利要求7所述微流控装置一步合成异质结材料的方法，其特征在于，步骤(2)中，管道内反应液的流速为5-200μL/min，反应液在三个微流控毛细线圈中进行异质结材料的合成过程中反应的温度为25-200℃，反应的时间为10-20min。

10.权利要求7-9任一项所述方法得到异质结材料作为催化剂在催化反应中的应用。