Dispositivi Millifluidic sono utilizzati per la sintesi controllata dei nanomateriali, analisi risolta nel tempo dei meccanismi di reazione e catalisi flusso continuo.
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Articolo metodologico
Millifluidics per sintesi chimica e risolte nel tempo meccanicistici Studies
In questo articolo
Sommario
Abstract
Procedure che utilizzano dispositivi millifluidic per la sintesi chimica e studi meccanicistici risolte nel tempo sono descritte prendendo tre esempi. Nel primo, la sintesi di ultra-piccole nanocluster rame è descritto. Il secondo esempio fornisce loro utilità per indagare risolte nel tempo cinetica delle reazioni chimiche analizzando formazione di nanoparticelle d'oro utilizzando nella spettroscopia di assorbimento di raggi X situ. L'ultimo esempio viene illustrato catalisi flusso continuo di reazioni all'interno del canale millifluidic rivestiti con catalizzatore nanostrutturato.
Introduzione
Dispositivi Lab-on-a-chip (LOC) per sintesi chimica hanno dimostrato un significativo vantaggio in termini di aumento di massa e trasferimento di calore, controllo di reazione superiore, alta produttività e ambiente operativo più sicuro 1. Questi dispositivi possono essere classificati in fluidica di chip basati e dispositivi fluidici nonchip based. Tra i fluidica basati su chip, microfluidica è ben studiata e un argomento ben trattato nella letteratura 2-5. Sistemi basati LOC Nonchip utilizzano reattori tubolari 6. Convenzionalmente, sistemi microfluidici sono utilizzati per un controllo preciso e manipolazione di fluidi che sono geo....
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Protocollo
Millifluidics set-up: Acquistare un chip millifluidic (in poliestere polimero tereftalato) dal Microplumbers Microsciences LLC, che ha canali a serpentina con dimensioni di 2 mm (W) x 0,15 millimetri (H) x 220 mm (L). Utilizzare FEP Tubing con dimensioni 0,25 mm ID, 1/16 in OD, per collegare il chip alla pompa. Utilizzare due pompe diverse per i due diversi esperimenti. Con P-Pompa per il primo esperimento (nanoparticelle di rame) e il dispositivo millifluidic per il secondo esperimento (nanoparticelle di oro). Per ridurre al minimo il problema di bolle di gas all'interno dei canali, preparata di fresco NaBH4 soluzione viene lasciata a....
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Risultati
Bene dispersi e nanocluster uniformi di rame dimensioni, con una distribuzione di dimensione ristretta sono stati ottenuti utilizzando la configurazione di chip millifluidic (Fig. 1a). Le diverse portate utilizzati per la sintesi non hanno un effetto significativo sulla dimensione dei cluster. Tuttavia, con aumento della portata, c'è un miglioramento osservabile nel restringimento della distribuzione dimensionale. UCNCs con una migliore distribuzione della dimensione ristretta sono stati ottenuti a portata di 32,7 m.......
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Discussione
Le UCNCs sono formate dalla reazione di riduzione di nitrato di rame con boroidruro di sodio in presenza di agente polimerico tappatura O-[2 - (3-Mercaptopropionylamino) etil]-O'-methylpolyethylene glicole (MW = 5.000) [MPEG]. La reazione è stata effettuata all'interno del reattore di chip millifluidic a diverse portate come 6,8 ml / h, 14,3 ml / h, 32,7 ml / h, e 51,4 ml / h per studiare l'effetto delle portate sui UCNCs formate. I rispettivi tempi di permanenza per i flussi di cui sopra sono 47.49, 24.44, .......
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Dichiarazioni
Tutti gli autori ad eccezione CSSR Kumar dichiarano di non avere interessi finanziari in competizione. C. SSR Kumar è il fondatore della società Millifluidica LLC.
Ringraziamenti
Questo lavoro di ricerca è supportata come parte del Centro per livello atomico Catalyst Design, Frontier Centro di ricerca energetica finanziata dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, Office of Science, Ufficio di Scienze di base dell'energia sotto Award Numero DE-SC0001058 e sostenuto anche dal Consiglio di Regents sotto sovvenzioni numero aggiudicazione LEQSF (2009-14)-EFRC-Match e LEDSF-EPS (2012)-OPT-IN-15. Operazioni MRCAT sono supportate dal Dipartimento dell'Energia e delle istituzioni aderenti MRCAT. L'uso del Advanced Photon Source di ANL è sostenuta dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, Office of Science, Ufficio di....
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Idrato di nitrato di rame (II) | Sigma-Aldrich | 13778-31-9 | |
| O-[2-(3-mercaptopropionilammino)etil]-O′-metilpolietilenglicole | puro Sigma-Aldrich | 401916-61-8 | MW=5.000 |
| HAuCl4.3H2O (acido cloroaurico) | Sigma-Aldrich | 27988-77-8 | puro al 99,999% |
| acido meso-2,3-dimercaptosuccinico (DMSA) | Sigma-Aldrich | 304-55-2 | ~98% puro |
| 4-nitrofenolo | Sigma-Aldrich | 100-02-7 | grado spettrofotometrico |
| 4-amminofenolo | Sigma-Aldrich | 123-30-8> | 99% puro (grado HPLC) |
| Boroidruro di sodio | Sigma-Aldrich | 16940-66-2 | puro al 98% |
| Pellet di idrossido di | sodioSigma-Aldrich | 1310-73-2 | 99,99% puro |
| EQUIPMENT | |||
| Millifluidic Chips | Microplumbers Microsciences LLC | SDC-01 | Realizzato in polimero di poliestere tereftalato |
| Pompa a pressione | Mitos P-Pump, Dolomite | 3200016 | |
| Pompa a siringa automatizzata | Cetoni Automation and Microsystems, GmbH | Pompa a siringa | |
| Spettrofotometro UV-3600 UV-VIS-NIR | portatile Shimadzu | ||
| Millifluidica | SCMD-1008 | Figura 7 |
Riferimenti
- Song, Y., Hormes, J., Kumar, C. S. S. R. Microfluidic Synthesis of Nanomaterials. Small. 4 (6), 698-711 (2008).
- Huebner, A., Sharma, S., Srisa-Art, M., Hollfelder, F., Edel, J. B., DeMello, A. J. Microdroplets: a sea of applications. Lab Chip. 8, 1244-1254 (2008).
- Helen, S., Delai, L. C., Rustem, F. I.
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Ristampe e permessi
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