CN116351482A - 微流控芯片、微反应系统和量子点的制备方法 - Google Patents
微流控芯片、微反应系统和量子点的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116351482A CN116351482A CN202111619508.6A CN202111619508A CN116351482A CN 116351482 A CN116351482 A CN 116351482A CN 202111619508 A CN202111619508 A CN 202111619508A CN 116351482 A CN116351482 A CN 116351482A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- channel
- reaction
- sub
- microfluidic chip
- port
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 title abstract description 44
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 236
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract description 33
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract description 33
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 26
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 26
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 abstract description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 37
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 14
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 12
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 9
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 7
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 4
- SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N selenium;zinc Chemical compound [Se]=[Zn] SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 3
- 229910017083 AlN Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004611 CdZnTe Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910005540 GaP Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910005542 GaSb Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910007709 ZnTe Inorganic materials 0.000 description 2
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 description 2
- UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);selenium(2-) Chemical compound [Se-2].[Cd+2] UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 239000011257 shell material Substances 0.000 description 2
- 229910052950 sphalerite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
- B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
- B01L3/502707—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the manufacture of the container or its components
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0093—Microreactors, e.g. miniaturised or microfabricated reactors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Clinical Laboratory Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Hematology (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
本申请公开一种微流控芯片、微反应系统和量子点的制备方法。其中，微流控芯片包括依次连通的注入通道、混合通道、反应通道和流出通道。反应通道包括并联设置多个子反应通道，每个子反应通道的一端与混合通道的分流口连通，另一端与流出通道的汇合口连通。该微流控芯片支持反应液经过注入通道进入，在混合通道中混合，通过分流口流入多个子反应通道中同时进行反应，并汇合后经流出通道流出此微流控芯片，实现产物的合成制备。且通过设置多个子反应通道，充分利用有限的芯片空间，增加了单位时间内处在反应状态的反应液的量，从而增加了单位时间内的生成产物的产量，提高了合成效率。
Description
技术领域
本申请涉及微流反应领域，尤其涉及微流控芯片、微反应系统和量子点的制备方法。
背景技术
微流反应又被称为微通道反应、流体微反应或微流控反应等。微流反应以连续流动代替传统间歇反应，通过连续的流体在微通道中混合反应或加热等反应条件下进行反应，连续合成制备出目标产物，且能对反应在微观尺度上实现精确控制，提高了反应选择性和操作安全性。微流控芯片因其微米尺寸的通道结构，极大的提高了反应的传热及传质性能。在制备纳米晶或量子点等材料时，前驱液在芯片中从室温状态进入加热状态需要的时间极短，表明在微流芯片中，极短的通道尺寸即可完成量子点的合成。
然而目前传统芯片通道结构为布满芯片平面的螺旋状或蛇形缠绕状通道，这样单一的反应通道不仅过度浪费了芯片空间，也使反应的合成效率较低。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种微流控芯片和微反应系统，以解决微流反应合成纳米晶或量子点等材料合成效率较低的问题。
本申请实施例是这样实现的，提供一种微流控芯片，包括依次连通的注入通道、混合通道、反应通道和流出通道；所述注入通道的一端为进料口，另一端与所述混合通道连通；所述混合通道远离所述注入通道的一端为分流口，所述分流口与所述反应通道连通；所述反应通道包括并联设置多个子反应通道，每个所述子反应通道的一端与所述混合通道另一端的分流口连通，另一端与所述流出通道的汇合口连通；所述流出通道的一端为所述汇合口，另一端为出料口。
可选的，在本申请的一些实施例中，至少部分所述子反应通道的容积基本相同
可选的，在本申请的一些实施例中，至少部分所述子反应通道长度基本相同。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述多个子反应通道中，每个所述子反应通道的中轴线均位于同一平面；以所述分流口与所述汇合口的连线为基准线，远离所述基准线的方向上，所述子反应通道的长度逐渐增大，所述子反应通道的内径逐渐减小。
可选的，在本申请的一些实施例中，多个所述子反应通道的容积基本相同。
可选的，在本申请的一些实施例中，多个所述子反应通道的内径范围为450μm-650μm。
可选的，在本申请的一些实施例中，多个所述子反应通道的长度范围为80mm-167mm。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述混合通道为S形通道。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述混合通道的内径范围为3mm-5mm。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述微流控芯片包括多个所述注入通道，每个所述注入通道的内径范围为1mm-2mm。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述流出通道的内径范围为3-5mm。
相应的，本申请实施例还提供一种微反应系统，包括进样装置、微流控芯片和产品收集装置；所述微流控芯片包括依次连通的注入通道、混合通道、反应通道和流出通道；所述注入通道的一端为进料口，连接所述进样装置；所述注入通道的另一端与所述混合通道连通；所述混合通道远离所述注入通道的一端为分流口，所述分流口与所述反应通道连通；所述反应通道包括并联设置多个子反应通道，每个所述子反应通道的一端与所述混合通道另一端的分流口连通，另一端与所述流出通道的汇合口连通；所述流出通道的一端为所述汇合口，所述流出通道的另一端为出料口，与所述产品收集装置连通。
相应的，本申请实施例还提供一种量子点的制备方法，采用微流控芯片制备所述量子点，所述微流控芯片包括依次连通的注入通道、混合通道、反应通道和流出通道；其中，所述反应通道包括并联设置的多个子反应通道；所述制备方法包括：前驱体溶液由所述注入通道的进料口流入，流经所述混合通道进行混合得到混合溶液；所述混合溶液在所述混合通道的分流口分成多路支流，流入并联设置的多个所述子反应通道中，在多个所述子反应通道中反应生成量子点；多路支流流经汇合口进行汇合，并流经所述流出通道，由所述流出通道的出料口流出所述微流控芯片。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述多路支流由所述分流口流至所述汇合口的时间相同。
可选的，所述量子点选自单一结构量子点及核壳结构量子点中的至少一种，所述单一结构量子点的材料选自II-VI族化合物、III-V族化合物和I-III-VI族化合物中的至少一种，所述II-VI族化合物选自CdSe、CdS、CdTe、ZnSe、ZnS、CdTe、ZnTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnTeS、CdSeS、CdSeTe、CdTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe及CdZnSTe中的至少一种，所述III-V族化合物选自InP、InAs、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、InAsP、InNP、InNSb、GaAlNP及InAlNP中的至少一种，所述I-III-VI族化合物选自CuInS2、CuInSe2及AgInS2中的至少一种；所述核壳结构的量子点的核选自上述单一结构量子点中的任意一种，所述核壳结构的量子点的壳层材料选自CdS、CdTe、CdSeTe、CdZnSe、CdZnS、CdSeS、ZnSe、ZnSeS和ZnS中的至少一种。
本申请的微流控芯片，支持反应液经过注入通道的进料口进入微流控芯片，在混合通道中进行充分混合，并通过分流口流入多个并联的子反应通道中，各个子反应通道中的反应液同时在流动反应并在汇合口进行汇合，经流出通道流出此微流控芯片，以利用此微流控芯片完成产物的合成制备。通过设置多个子反应通道，充分利用有限的芯片空间，增加了单位时间内处在反应状态的反应液的量，从而增加了单位时间内的生成产物的产量，提高了合成效率。同时，微小尺寸的子反应通道提高了反应液的热传递性能，促进产物的高质量合成制备。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种微流控芯片的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的一种反应通道的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的一种微反应系统的结构示意图；
图4是本申请实施例提供的一种量子点制备方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请，并不用于限制本申请。在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”具体为附图中的图面方向。另外，在本申请的描述中，术语“包括”是指“包括但不限于”。本发明的各种实施例可以以一个范围的形式存在；应当理解，以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本发明范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所述范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。
本申请的微流控芯片，是指可以进行微流反应的芯片，即在一块微米尺度的芯片上集成有容纳流体的通道、混合单元、反应单元和其它功能部件，操控微米体积的流体在微小空间中的运动过程，从而实现在芯片上进行流体反应，实现连续制备产物，比如可以实现连续制备纳米晶或量子点。
请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种微流控芯片的结构示意图。微流控芯片10包括注入通道11、混合通道12、反应通道13和流出通道14。注入通道11、混合通道12、反应通道13和流出通道14依次连通。
具体地，注入通道11的一端为进料口，另一端与混合通道12连通。混合通道12远离注入通道11的一端为分流口121，分流口121与反应通道13连通。反应通道13包括并联设置多个子反应通道131，每个子反应通道131的一端与混合通道12另一端的分流口121连通，每个子反应通道131的另一端与流出通道14的汇合口141连通。流出通道14的一端为汇合口141，另一端为出料口。
本实施例中，反应液经过注入通道11的进料口进入微流控芯片10，在混合通道12中进行充分混合，并通过分流口121流入多个并联的子反应通道131中，各个子反应通道131中的反应液同时在流动反应并在汇合口141进行汇合，经流出通道14流出此微流控芯片10，以利用此微流控芯片10完成产物的合成制备。通过设置多个子反应通道131，充分利用有限的芯片空间，增加了单位时间内处在反应状态的反应液的量，从而增加了单位时间内的生成产物的产量，提高了合成效率。同时，微小尺寸的子反应通道131提高了反应液的热传递性能，促进产物的高质量合成制备。
每个子反应通道131的一端与分流口121连通，每个子反应通道131的另一端与汇合口141连通，则每个流出通道131由分流口121到汇合口141的通道即对应各个流出通道131。子反应通道131的容积为由分流口121到汇合口141的通道容积，子反应通道131的长度为由分流口121到汇合口141对应的通道长度。
具体的，至少部分子反应通道131的容积或者体积相同，即多个子反应通道131中的部分子反应通道131或者全部的子反应通道131对应的容积相同。子反应通道131的长度与内径的平方成反比，使反应液在各个子反应通道131中的反应时间相近或相等，反应液在所有微通道内近似同步流动反应，从而使各个子反应通道131中的流体进入流出通道14的汇合口141时，反应状态一致，避免部分子反应通道131的反应液还未完全反应，而部分子反应通道131的反应液已完全反应，从而导致流出通道14流出的混合反应液的反应阶段不同，从而影响产物的状态和产品质量。
进一步的，至少部分子反应通道131的容积或者体积相同，且至少部分子反应通道131长度相同。由于子反应通道131的容积与长度和内径相关，则多个子反应通道131的内径也相同。此时多个子反应通道131可以不设置在同一平面，即微流控芯片10为三维结构，从而提高使用此微流控芯片10制备产物的合成效率的同时，能够保证流出通道14流出并进行收集的混合反应液的反应阶段相同，从而提高产物的合成一致性和产品质量。比如合成量子点时，提高量子点尺寸分布的集中性。
在另一个实施例中，微流控芯片10是平面结构，其上设置的多个子反应通道131中，每个所述子反应通道的中轴线均位于同一平面。此时全部的子反应通道131均在同一平面。以分流口121与汇合口141的连线为基准线a-a’，在远离基准线a-a’的方向X和X’上，子反应通道131的长度逐渐增大，子反应通道131的内径逐渐减小。
各个子反应通道131均在微流控反应芯片10上，处于同一平面，因此在并联时可能长度不同，比如，每个子反应通道131两端均分别连接分流口121与汇合口141，那么最短的通道即为分流口121与汇合口141的直线连接，即与基准线a-a’重合的反应通道。而沿远离基准线a-a’的方向上，即垂直于基准线a-a’的方向上，子反应通道131的长度逐渐增大，即越靠近基准线a-a’的子反应通道131越短，越远离基准线a-a’的子反应通道131越长。当然，可以设置与基准线a-a’重合的子反应通道131，也可以不设置与基准线a-a’重合的子反应通道131，此处不进行限制。而在远离基准线a-a’的方向上，子反应通道131的长度逐渐增大，子反应通道131的内径逐渐减小，而内径减小会导致流速增大，在从而使长度较大的子反应通道131的流速也相应较大，从而使反应液在各个子反应通道131中的反应时间近似，反应液在所有微通道内近似同步流动反应，从而使各个子反应通道131中的流体进入流出通道14的汇合口141时，反应状态一致，避免部分子反应通道131的反应液还未完全反应，而部分子反应通道131的反应液已完全反应，从而导致流出通道14流出的混合反应液的反应阶段不同，从而影响产物的状态和产品质量。
进一步地，多个子反应通道131的容积可以相同。参阅图2，图2是本申请实施例提供的一种反应通道的结构示意图。反应通道13包括第一子反应通道ACDB和第二子反应通道AEFB。第一子反应通道ACDB的长度记为L1，内径为r1。第二子反应通道AEFB，长度为记为L2，内径为r2。第一子反应通道ACDB和第二子反应通道AEFB的容积相同，根据容积公式，可以得到两个子反应通道131满足式(I)：
r1 2L1＝r2 2L2 式(I)
即子反应通道131的长度与内径的平方成反比。
进一步地，每个子反应通道131可以包括多段直形通道连接而成。参阅图2，以三段直形通道为例，第一子反应通道ACDB包括AC段，CD段和DB段，长度分别为L11、L12和L13。第二子反应通道AEFB包括AE段、EF段和FB段，长度分别为L21、L22和L23。则式(I)相应变换为r1 2(L11+L12+L13)＝r2 2(L21+L22+L23)。进一步的，可以使每个子反应通道131中的每一段容积相同，即满足r1 2L11＝r2 2L21，r1 2L12＝r2 2L22，r1 2L13＝r2 2L23。且每一子反应通道131自身可以为轴对称结构。比如，第一子反应通道ACDB，以CD段的中线作为轴线，呈轴对称结构。此时，AC段和DB段呈轴对称分布，长度相等，即满足L11＝L13。
当然，子反应通道131也可以为弧形通道，根据与基准线a-a’的远近不同，子反应通道131的弧度不同。比如越靠近基准线a-a’的子反应通道131弧度较小，而越远离基准线a-a’的子反应通道131弧度较大。
在一实施例中，多个子反应通道131的内径范围为450μm-650μm。此范围内径的通道用于加热等流体反应时，避免内径尺寸过大丧失其作为微流反应在传热传质方面的优势，也能够避免内径过小造成较大流速及反应量较小，不利于产物的合成制备以及保证较高的产量和合成效率。
子反应通道131的长度可以基于不同的流体反应进行相应的设置。比如通过加热区域的反应通道13合成纳米晶或量子点，反应通道13中各个子反应通道131的长度范围根据合成纳米晶或量子点的反应需求进行设定。当子反应通道131长度过短，反应液流经时间太短，反应会不充分；若通过降低流速达到增长反应时间的目的，则会降低的产品的合成效率。反应液在通道内已经完全反应后，过长的长度对反应的合成效率不会产生积极效果，会造成管道的浪费。
具体的，混合通道12可以为本领域已知的用于反应物混合的通道。在一具体实施例中，混合通道12为S形通道或者蛇形通道，且可以为多段弯折的S形通道，以能使反应液充分混合的同时，减小混合通道12的占用面积。进一步的，蛇形的混合通道12的内径范围可以为3-5mm。该S形段通道仅作为反应也流向加热区域前的混合，该混合通道12的内径能够满足于较大流量的液体流动，以在反应区域中给多个子反应通道13提供足够的反应液，因此内径尺寸不能过小。而内径尺寸过大会因注入通道流量有限而导致该段通道液体流速变慢，以及混合通道12内可能会有过盈空腔存留气体，影响合成效果。
在一实施例中，微流控芯片10中可以包括多个注入通道11，分别注入不同的流体反应物，以在后续混合通道12中进行充分均匀混合以及在反应通道13中进行快速充分反应。其中，每个注入通道11的内径范围为1-2mm。注入通道11的内径尺寸过大，伴随着的是过大的液体流量，会对其之后连通的较小尺寸的反应通道13产生较大压力甚至流量拥堵；内径尺寸过小，会造成流量严重不足，难以达到高效合成产物的目的。
在一实施例中，流出通道14的内径范围为3-5mm，能够与其前端连通的混合通道12和反应通道13的流量相适应，不会造成流体拥堵，以及内径过小导致整个微流控芯片10中通道压力增加。进一步的，流出通道14的内径尺寸可以与混合通道12的内径保持一致，使流出通道14与混合通道12满足同等大小流量液体流动。
但控制多个子反应通道的容积基本相同，使反应液在各个子反应通道中的反应时间近似，反应液在所有微通道内近似同步流动反应，从而使各个子反应通道中的流体进入流出通道的汇合口时，反应状态一致，避免部分子反应通道的反应液还未完全反应，而部分子反应通道的反应液已完全反应，从而导致流出通道流出的混合反应液的反应阶段不同。
在本申请中，微流控芯片中反应通道所在的区域，为可加热区域。此区域可以处于被加热状态，从而使流入且混合均匀的反应液在进入反应通道中时迅速加热至反应温度，并在较短的反应通道迅速完成反应。可以理解的，可以在此微流控芯片的外部设置加热装置对反应通道所在的区域进行加热，也可以在此微流控芯片内设置加热层，加热层设置在与反应通道对应的区域。
本申请还提供一种微反应系统，参阅图3，图3是本申请实施例提供的一种微反应系统的结构示意图。微反应系统100包括进样装置20、微流控芯片10和产品收集装置30。进样装置20、微流控芯片10和产品收集装置30依次连通，以通过此微反应系统，实现反应液进样、混合反应以及产品收集。
其中，微流控芯片10包括依次连通的注入通道11、混合通道12、反应通道13和流出通道14。注入通道11的一端为进料口，连接进样装置20。注入通道11的另一端与混合通道12连通。混合通道12远离注入通道11的一端为分流口121，分流口121与反应通道13连通。反应通道13包括并联设置的多个子反应通道131，每个子反应通道131的一端与混合通道12的分流口121连通，另一端与流出通道14的汇合口141连通。流出通道14的一端为汇合口141，流出通道14的另一端为出料口，与产品收集装置30连通。其中，微流控芯片10可以参考上文中的相关描述，此处不进行赘述。
本实施例中微反应系统100，进样装置20中的反应原料或者各个物料经过注入通道11的进料口进入微流控芯片10，在混合通道12中进行充分混合，并通过分流口121流入多个并联的子反应通道131中，各个子反应通道131中的反应液同时在流动反应并在汇合口141进行汇合，经流出通道14流出此微流控芯片10，即流体流经出料口进入产品收集装置30中，实现产品的收集。通过设置多个子反应通道131，充分利用有限的芯片空间，增加了单位时间内处在反应状态的反应液的量，从而增加了单位时间内的生成产物的产量，提高了合成效率。同时，微小尺寸的子反应通道131提高了反应液的热传递性能，促进产物的高质量合成制备。
本申请还提供一种量子点的制备方法，采用微流控芯片制备量子点，微流控芯片包括依次连通的注入通道、混合通道、反应通道和流出通道；其中，所述反应通道包括并联设置的多个子反应通道。其中，注入通道、混合通道、反应通道和流出通道可以参考上文实施例中的相关描述，此处不进行赘述。
本申请中的量子点，可以选自单一结构量子点及核壳结构量子点中的至少一种，单一结构量子点的材料选自II-VI族化合物、III-V族化合物和I-III-VI族化合物中的至少一种，II-VI族化合物选自CdSe、CdS、CdTe、ZnSe、ZnS、CdTe、ZnTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnTeS、CdSeS、CdSeTe、CdTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe及CdZnSTe中的至少一种，III-V族化合物选自InP、InAs、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、InAsP、InNP、InNSb、GaAlNP及InAlNP中的至少一种，I-III-VI族化合物选自CuInS2、CuInSe2及AgInS2中的至少一种；核壳结构的量子点的核选自上述单一结构量子点中的任意一种，核壳结构的量子点的壳层材料选自CdS、CdTe、CdSeTe、CdZnSe、CdZnS、CdSeS、ZnSe、ZnSeS和ZnS中的至少一种。
参阅图4，图4是本申请实施例提供的一种量子点制备方法的流程示意图，具体包括如下步骤：
步骤S11：前驱体溶液由注入通道的进料口流入，流经混合通道进行混合得到混合溶液。
本步骤中，前驱体溶液可以是预先混合后，由一个注入通道注入，在混合通道中进行进一步混合得到混合溶液。或者，前驱体溶液可以为多种，比如阴离子前驱体溶液和阳离子前驱体溶液，分别由不同的注入通道注入，在混合通道中进行混合得到混合溶液。
步骤S12：混合溶液在混合通道的分流口分成多路支流，流入并联设置的多个子反应通道中，在多个子反应通道中反应生成量子点。
在上一步骤中流经混合溶液得到充分混合的混合溶液，在分流口分成了多路支流，流入多个子反应通道中进行反应，生成量子点。进一步的，包括多个子反应通道的反应通道对应的区域，为加热区域。通过在对反应通道进行加热达到反应所需的温度，各路支流进入各个子反应通道后，由于通道尺寸较小，具有较好的传热性能，因此各个支流中的混合液可以迅速升温达到反应温度，从而快速完成量子点的合成制备。
步骤S13：多路支流流经汇合口进行汇合，并流经流出通道，由流出通道的出料口流出微流控芯片。
在本步骤，包含量子点的溶液流出微流控芯片之后，可以进行量子点的收集。
本实施例中，前驱体的混合溶液在微流控芯片的多个子反应通道中可以同步流动进行反应，增加了同步反应的反应液的量，增加了单位时间内处在反应状态的反应液的量，从而增加了单位时间内的生成量子点的产量，提高了量子点合成效率。同时，通过多路支流的反应，利用多个微小尺寸的子反应通道的高传热传质优势，也提高了反应液的热传递性能，促进产物的高质量合成制备。
进一步的，在一实施例中，多路支流由分流口流至汇合口的时间相同。具体的，可以通过本申请上述微流控芯片的多个子反应通道的设置，控制多个子反应通道中的多路支流由分流口流至汇合口的时间相同。多个子反应通道以及包括其的微流控芯片的相关描述，可以参考上文，此处不进行赘述。当然，还可以通过对多路支流中的至少一个支流设置阀门等方式，控制由分流口流至汇合口的时间相同。
即混合溶液在分流口分成多路支流后，各路支流在其对应的子反应通道中的停留时间相同。从而在提高量子点合成效率的同时，能够保证流至汇合口的各个支流的混合溶液的反应阶段相同或者说量子点的状态相同，从而提高量子点的合成一致性和产品质量，提高经过微流控芯片制备得到的量子点尺寸分布的集中性。
以上对本申请实施例所提供的微流控芯片、微反应系统以及量子点的制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (14)
1.一种微流控芯片，其特征在于，包括依次连通的注入通道、混合通道、反应通道和流出通道；
所述注入通道的一端为进料口，另一端与所述混合通道连通；
所述混合通道远离所述注入通道的一端为分流口，所述分流口与所述反应通道连通；
所述反应通道包括并联设置多个子反应通道，每个所述子反应通道的一端与所述混合通道另一端的分流口连通，另一端与所述流出通道的汇合口连通；
所述流出通道的一端为所述汇合口，另一端为出料口。
2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，至少部分所述子反应通道的容积基本相同。
3.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，至少部分所述子反应通道长度基本相同。
4.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述多个子反应通道中，每个所述子反应通道的中轴线均位于同一平面；
以所述分流口与所述汇合口的连线为基准线，远离所述基准线的方向上，所述子反应通道的长度逐渐增大，所述子反应通道的内径逐渐减小。
5.根据权利要求4所述的微流控芯片，其特征在于，多个所述子反应通道的内径范围为450μm-650μm。
6.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，多个所述子反应通道的长度范围为80mm-167mm。
7.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述混合通道为S形通道。
8.根据权利要求7所述的微流控芯片，其特征在于，所述混合通道的内径范围为3mm-5mm。
9.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片包括多个所述注入通道，每个所述注入通道的内径范围为1mm-2mm。
10.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述流出通道的内径范围为3-5mm。
11.一种微反应系统，其特征在于，包括进样装置、微流控芯片和产品收集装置；
所述微流控芯片包括依次连通的注入通道、混合通道、反应通道和流出通道；
所述注入通道的一端为进料口，连接所述进样装置；所述注入通道的另一端与所述混合通道连通；
所述混合通道远离所述注入通道的一端为分流口，所述分流口与所述反应通道连通；
所述反应通道包括并联设置多个子反应通道，每个所述子反应通道的一端与所述混合通道另一端的分流口连通，另一端与所述流出通道的汇合口连通；
所述流出通道的一端为所述汇合口，所述流出通道的另一端为出料口，与所述产品收集装置连通。
12.一种量子点的制备方法，其特征在于，采用微流控芯片制备所述量子点，所述微流控芯片包括依次连通的注入通道、混合通道、反应通道和流出通道；其中，所述反应通道包括并联设置的多个子反应通道；
所述制备方法包括：
前驱体溶液由所述注入通道的进料口流入，流经所述混合通道进行混合得到混合溶液；
所述混合溶液在所述混合通道的分流口分成多路支流，流入并联设置的多个所述子反应通道中，在多个所述子反应通道中反应生成量子点；
多路支流流经汇合口进行汇合，并流经所述流出通道，由所述流出通道的出料口流出所述微流控芯片。
13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述多路支流由所述分流口流至所述汇合口的时间相同。
14.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述量子点选自单一结构量子点及核壳结构量子点中的至少一种，所述单一结构量子点的材料选自II-VI族化合物、III-V族化合物和I-III-VI族化合物中的至少一种，所述II-VI族化合物选自CdSe、CdS、CdTe、ZnSe、ZnS、CdTe、ZnTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnTeS、CdSeS、CdSeTe、CdTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe及CdZnSTe中的至少一种，所述III-V族化合物选自InP、InAs、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、InAsP、InNP、InNSb、GaAlNP及InAlNP中的至少一种，所述I-III-VI族化合物选自CuInS2、CuInSe2及AgInS2中的至少一种；所述核壳结构的量子点的核选自上述单一结构量子点中的任意一种，所述核壳结构的量子点的壳层材料选自CdS、CdTe、CdSeTe、CdZnSe、CdZnS、CdSeS、ZnSe、ZnSeS和ZnS中的至少一种。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111619508.6A CN116351482A (zh) | 2021-12-27 | 2021-12-27 | 微流控芯片、微反应系统和量子点的制备方法 |
| PCT/CN2022/126274 WO2023124437A1 (zh) | 2021-12-27 | 2022-10-19 | 微流控芯片、微反应系统和量子点的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111619508.6A CN116351482A (zh) | 2021-12-27 | 2021-12-27 | 微流控芯片、微反应系统和量子点的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116351482A true CN116351482A (zh) | 2023-06-30 |
Family
ID=86914674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111619508.6A Pending CN116351482A (zh) | 2021-12-27 | 2021-12-27 | 微流控芯片、微反应系统和量子点的制备方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116351482A (zh) |
| WO (1) | WO2023124437A1 (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117431160B (zh) * | 2023-10-25 | 2025-03-28 | 广东乾晖生物科技有限公司 | 湍流化促微囊形成的微流控结构 |
| CN119432603B (zh) * | 2025-01-10 | 2025-03-28 | 中国中医科学院医学实验中心 | 一种用于时序分析的类器官芯片及其制备方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004202613A (ja) * | 2002-12-25 | 2004-07-22 | Fuji Electric Systems Co Ltd | マイクロチャンネルチップ |
| JP2006255583A (ja) * | 2005-03-17 | 2006-09-28 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | マイクロリアクタ |
| US7718420B2 (en) * | 2006-10-10 | 2010-05-18 | Postech Academy-Industry Foundation | Microfluidic biochip for blood typing based on agglutination reaction |
| CN101533005B (zh) * | 2009-04-14 | 2012-10-10 | 北京大学 | 微流分配装置、其制备方法及用途 |
| KR20130135111A (ko) * | 2012-05-30 | 2013-12-10 | 나노바이오시스 주식회사 | 다-채널 액체 분배 장치, 이를 포함하는 핵산 추출 장치, 및 이를 이용한 핵산 추출 방법 |
| NL2011856C2 (en) * | 2013-11-28 | 2014-09-25 | Avantium Technologies B V | Reactor system for high throughput applications. |
| CN109201128A (zh) * | 2017-07-05 | 2019-01-15 | 京东方科技集团股份有限公司 | 微流控芯片、化学发光免疫分析系统和分析方法 |
| CN109941977B (zh) * | 2019-04-22 | 2021-01-15 | 中国科学院化学研究所 | 一种硒化镉量子点的合成方法 |
| CN110256584A (zh) * | 2019-06-10 | 2019-09-20 | 华南理工大学 | 一种基于微流控芯片的纳米微晶纤维素制备方法 |
| CN113828364A (zh) * | 2020-06-23 | 2021-12-24 | 京东方科技集团股份有限公司 | 微流控芯片及化学发光免疫分析方法 |
-
2021
- 2021-12-27 CN CN202111619508.6A patent/CN116351482A/zh active Pending
-
2022
- 2022-10-19 WO PCT/CN2022/126274 patent/WO2023124437A1/zh active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023124437A1 (zh) | 2023-07-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2023124437A1 (zh) | 微流控芯片、微反应系统和量子点的制备方法 | |
| CN106270543B (zh) | 连续制备排列方式可控的三角形银纳米粒子的方法 | |
| Yu et al. | A two-phase segmented microfluidic technique for one-step continuous versatile preparation of zeolites | |
| CN101565175A (zh) | 一种快速合成硒化镉量子点的装置及其方法 | |
| CN204952875U (zh) | 双温控微通道反应系统 | |
| CN104650104A (zh) | 锌离子-卟啉纳米络合物的制备方法 | |
| CN110605148B (zh) | 一种微流道结构、微流控芯片和定量非均相反应的方法 | |
| CN205055990U (zh) | 新型微反应器反应通道结构 | |
| EP4520428A1 (en) | Micro-fluidic chip and high-throughput nano-particle synthesis system based on micro-fluidic technology | |
| CN109261036A (zh) | 一种用于高粘流体混合的微结构混合器 | |
| CN108525622B (zh) | 一种多级反应微流控装置及其制备纳米材料的应用 | |
| CN204952876U (zh) | 具有温控功能的化学反应系统 | |
| CN104159663A (zh) | 多流路设备的运转方法以及多流路设备 | |
| CN106825605B (zh) | 一种基于微流控芯片制备金纳米簇的方法 | |
| Yang et al. | Synthesis of quantum dots via microreaction: structure optimization for microreactor system | |
| US20160263546A1 (en) | Micro-channel reactor | |
| CN116408159A (zh) | 一种微反应通道、微流反应器和量子点的制备方法 | |
| CN103132058A (zh) | 一种利用微反应器制备胶体钯活化液的方法 | |
| CN111229069B (zh) | 一种高效的液滴生成装置 | |
| CN216727192U (zh) | 一种微通道单元及微反应器通道结构 | |
| CN116408014A (zh) | 微流控反应器、微流反应系统和核壳量子点的制备方法 | |
| Agnihotri et al. | Controlling interfacial mixing zone for microfluidic flow of liquid streams | |
| CN109999739A (zh) | 一种均匀混合的微流控反应合成材料装置 | |
| Aleksandrova et al. | Development of flow reactor for the synthesis of semiconductor and metal nanoparticles | |
| CN212701872U (zh) | 一种微反应通道、微反应器及系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |