【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微流体化学合成领域，尤其涉及一种基于两相流微流控制备金纳米颗粒的方法。
技术介绍
1、近几十年来，因其独特的光学、电子、生物相容以及催化特性，金纳米粒在催化、分析化学医学诊断与治疗等诸多领域有着广泛的应用。传统化学法合成金纳米粒的过程，通常是在烧杯等容器中进行的，在稳定配体(如柠檬酸根)存在的条件下，通过还原相应的金前体或者金离子来制备保护性配体稳定的金纳米颗粒。然而，在这种条件下，任何局部条件(例如温度和金属前体浓度等)的变化都会影响金纳米粒子的生长，进而使得金纳米粒在尺寸分布上具有多分散性，且具有反应效率低、批次重复性差、制备规模难以灵活调节等问题。
2、为了解决上述这些问题，利用连续化的微反应技术来合成金纳米颗粒是一种行之有效的方法。微反应器的高比表面积可极大地提高反应液的传质、传热效率，并且可通过精确控制反应条件来提高产品性能的可重复性。
3、然而，微反应器的高比表面积也带来了一个直接的缺点，即反应溶液与反应器内壁的相互作用增加，进而导致金纳米颗粒更容易在反应通道内壁上吸附沉积，影响产品浓度和质量。因此，目前利用微反应器来制备金纳米颗粒的技术还存在着诸多不便与缺陷，需要进一步开发出一种有效且通用的金纳米颗粒高质量连续制备方法。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于两相流微流控制备金纳米颗粒的方法。本专利技术通过采用三合一微流控芯片并优化工艺参数将金前体与还原剂在反应前包裹于有机相中形成油包水液滴，一方面可以极
2、本专利技术的具体技术方案为：
3、第一方面，本专利技术提供了一种基于两相流微流控制备金纳米颗粒的方法，其具体包括以下步骤：
4、1)在0-25℃下使金前体水相、还原剂水相和有机相在微流控芯片的2个水相通道和1个油相通道的汇合处汇流，形成含油包水液滴的流体。
5、2)将流体输至微流控芯片中90-95℃的混合区通道，在该通道内发生瞬时成核反应，形成金纳米颗粒雏形。
6、3)将流体输至毛细管反应器中，金纳米颗粒雏形进一步成核、生长、熟化。
7、4)对流体进行分相，得到z均粒径20-30nm、pdi≤0.21金纳米颗粒溶液。
8、如本申请
技术介绍
部分所述，目前制备金纳米颗粒的主要方法为批式生产，该方法具有批间重复性差，颗粒尺寸分布宽，难以放大等缺点。基于微反应技术的金纳米颗粒制备方法则可克服批式生产过程中的这些问题。微反应系统优异的传质传热性能及层流特性，能够制备出尺寸分布窄的金纳米颗粒，为金纳米颗粒的制备研究提供了一个新的维度。但同时微反应器的高比表面积也会增加反应溶液与反应器内壁的相互作用，从而导致金纳米颗粒更容易在反应通道内壁上吸附沉积，影响产品浓度和质量。
9、为此，本专利技术提供了一种基于两相流微流控制备金纳米颗粒的方法。本专利技术采用的微流控芯片包含制冷区(水相通道，油相通道)和加热区(混合区通道)，可实现精确分区控温。本专利技术的制备过程和原理大致如下：首先将金前体水相和还原剂水相分别输送至微流控芯片中的两个水相入口内，两股水相在微流控芯片制冷区的三通(两个水相通道与油相通道的汇合处)内汇合后立刻被由有机相入口进入微流控芯片的有机相分隔成大小均一的油包水液滴，形成类似于“段塞流”的流体。这一水相汇合和液滴生成的过程被控制在≤室温的温度下进行，不仅可提高金前体的稳定性，更为重要的是还可以抑制金前体与还原剂接触后的反应，避免其在被液滴包裹前发生反应导致纳米金颗粒吸附到通道内壁上(若温度高于室温，则金前体会与还原剂在被有机相包裹前即发生反应)。液滴生成后流体随即进入到微流控芯片后半段的混合通道区，混合通道区处于高温环境下，可实现瞬时混合和成核反应。流体从微流控芯片出口流出后再进入毛细管反应器中完成金纳米颗粒的成核、生长、熟化过程，然后利用分相器对产物和有机相进行分离，从而实现金纳米颗粒的连续稳定合成。
10、作为优选，步骤1)中，所述有机相为正癸烷、正壬烷或液体石蜡；进一步优选为正癸烷和/或正壬烷。
11、本专利技术发现，有机相的种类对于汇流后金前体水相、还原剂水相能否在反应前就被有机相较好的包裹至关重要，本专利技术通过研究发现，只有采用上述几类有机相的效果较好，其中液体烷烃相较于油酸、矿物油的效果更佳。原因在于：在制备胶体金的过程中，液体烷烃为非极性液体，具有较高的化学稳定性，可为反应提供一个相对稳定的环境，从而减少因化学反应产生的沉淀、杂质等堵塞微通道的可能性。同时，液体烷烃的粘度和流动性适中，能够在微通道内形成有效的隔离层而不影响两相流的流动性能，使反应更加均匀进行。本专利技术进一步发现，并非任意的液体烷烃均具有理想效果，只有正癸烷和正壬烷的效果最佳。化学性质稳定是液态烷烃均具备的优点，在选择有机相时，主要考虑沸点与粘度。在胶体金制备条件下，有机相首先和处于较低温度的反应液接触，再与反应液一起进入水浴(90-98℃)，因此所选有机相在0-98℃之间粘度需保持稳定，既不会过冷凝结也不会过热汽化，因此所选烷烃范围在辛烷(6个碳)到十三烷之间。而当烷烃的碳数高于10，如十一烷、十三烷，粘度会变大，反应体系中的压力也会相应增强。本专利技术对庚烷、辛烷、壬烷、癸烷等烷烃均进行了测试，发现以庚烷为有机时，在毛细管中会发生部分汽化，直接导致产品出液不稳定。辛烷、壬烷、癸烷中，以癸烷作为油相制备的胶体金质量最高，壬烷次之。因此癸烷为最优选。
12、作为优选，步骤1)中，所述金前体水相、还原剂水相和有机相的流速比为1：(0.8-1.5)：(0.3-3)。
13、本专利技术团队发现，上述三股流体的流速比对于其汇流后能否瞬时形成理想的包裹效果至关重要。具体地：在两股水相混合后被油相包裹形成液滴时，需要在合理的流速比条件下进行。当水油比越小，生成的液滴越小，此时液滴比表面积增大，其内部传质传热效果增强，但是有机相中可能存在的杂质对金纳米粒制备的影响进一步加剧从而影响胶体金制备的稳定性。相反，若水油比过大，则生成的水相液滴较大，液滴内部传质效率降低，也会影响金纳米粒的最终质量。
14、作为优选，步骤1)中，所述金前体水相为氯金酸水溶液；所述还原剂水相为柠檬酸钠水溶液；
15、作为优选，步骤1)中，所述金前体水相中金元素的浓度为0.5-5mol/l；所述还原剂水相中还原剂的浓度为1-10mol/l。
16、作为优选，所述水相通道、油相通道、混合区通道的内径为0.1-2mm；所述毛细管反应器的通道的内径为0.6-3mmmm。
17、作为优选，所述微流控芯片中的流道分为制冷区和加热区；其中，所述水相通道和油相通道位于制冷区；所述位于加热区。
18、作为优选，步骤1)中，预先向微流控芯片、毛细管微反应器中通有机相以润湿通道内壁。
19、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于两相流微流控制备金纳米颗粒的方法，其特征在于包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1）中，所述液体烷烃为正癸烷和/或正壬烷。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1）中，
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1）中，
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于：步骤1）中，
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述微流控芯片中的流道分为制冷区和加热区；其中，所述水相通道和油相通道位于制冷区；所述混合区通道位于加热区。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1）中，预先向微流控芯片、毛细管微反应器中通有机相以润湿通道内壁。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2）中，所述流体在混合区通道中的停留时间为0.1-60s。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3）中，所述流体在毛细管反应器中的停留时间为3-15min。
【技术特征摘要】
1.一种基于两相流微流控制备金纳米颗粒的方法，其特征在于包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1）中，所述液体烷烃为正癸烷和/或正壬烷。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1）中，
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1）中，
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于：步骤1）中，
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋乐，吴义冉，金锭燕，叶嘉明，
申请(专利权)人：杭州霆科生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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