Urządzenia milifluidyczne są wykorzystywane do kontrolowanej syntezy nanomateriałów, czasowo-rozdzielczej analizy mechanizmów reakcji i katalizy ciągłego przepływu.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Millifluidyka do syntezy chemicznej i czasowo-rozdzielczych badań mechanistycznych
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Procedury wykorzystujące urządzenia milifluidyczne do syntezy chemicznej i czasowo-rozdzielczych badań mechanistycznych są opisane na trzech przykładach. W pierwszym opisano syntezę ultramałych nanoklastrów miedzi. Drugi przykład dostarcza ich użyteczności do badania kinetyki reakcji chemicznych w czasie rozdzielczym poprzez analizę powstawania nanocząstek złota przy użyciu spektroskopii absorpcji promieniowania rentgenowskiego in situ. Ostatni przykład przedstawia ciągłą katalizę przepływową reakcji w kanale milifluidycznym pokrytym katalizatorem nanostrukturalnym.
Wprowadzenie
Urządzenia Lab-on-a-chip (LOC) do syntezy chemicznej wykazały znaczną przewagę pod względem zwiększonej masy i wymiany ciepła, doskonałej kontroli reakcji, wysokiej przepustowości i bezpieczniejszego środowiska pracy1. Urządzenia te można ogólnie podzielić na urządzenia fluidyczne oparte na chipach i urządzenia płynowe bez chipów. Wśród fluidyki opartej na chipach, mikrofluidyka jest dobrze zbadana i jest tematem dobrze omówionym w literaturze2-5. Systemy LOC nieoparte na chipach wykorzystują reaktory rurowe6. Konwencjonalnie systemy mikroprzepływowe są używane do precyzyjnej kontroli i manipulacji płynami, które są geometrycznie ogran....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
Konfiguracja Millifluidics: Kup chip milifluidyczny (wykonany z polimeru politereftalanu poliestru) od Microplumbers Microsciences LLC, który ma kanały serpentynowe o wymiarach 2 mm (szer.) x 0,15 mm (wys.) x 220 mm (dł.). Do podłączenia chipa do pompy należy użyć rurki FEP o średnicy wewnętrznej 0,25 mm, średnicy zewnętrznej 1/16 cala. Użyj dwóch różnych pomp do dwóch różnych eksperymentów. W pierwszym eksperymencie należy użyć pompy P-Pump (nanocząstki miedzi), a w drugim (nanocząstki złota) urządzenia milifluidycznego. Aby zminimalizować problem pęcherzyków gazu w kanałach, świeżo przygotowany roztwór NaBH4 pozostawiono otwarty na ~10-15....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Dobrze zdyspergowane nanoklastry miedzi o jednolitym rozmiarze i wąskim rozkładzie wielkości uzyskano przy użyciu układu z chipem milifluidycznym (Rys. 1a). Różne przepływy zastosowane podczas syntezy nie miały istotnego wpływu na rozmiar klastrów. Niemniej jednak, wraz ze wzrostem przepływu, zauważalna jest poprawa w zakresie zawężenia rozkładu rozmiarów. UCNCs o najlepszym, wąskim rozkładzie rozmiarów uzyskano przy przepływie 32.7 mL/hr. UCNCs utworzone przy przepływie 32.7 mL/hr mają średnią średnicę 1.2 nm (Rys 1b).<.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
UCNC powstały w wyniku reakcji redukcji azotanu miedzi z borowodorkiem sodu w obecności polimerowego środka zamykającego glikol O-[2-(3-merkaptopropionyloamino)etylo]-O'-metylopolietylenowy (MW=5,000) [MPEG]. Reakcję przeprowadzono w milifluidycznym reaktorze chipowym przy różnych natężeniach przepływu, takich jak 6,8 ml/h, 14,3 ml/h, 32,7 ml/h i 51,4 ml/h, w celu zbadania wpływu natężeń przepływu na utworzone UCNC. Odpowiednie czasy przebywania dla powyższych natężeń przepływu wynoszą 47,49, 24,44, 16,56 i 9,02 sek. Kol.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Wszyscy autorzy, z wyjątkiem C.S.S.R. Kumara, oświadczają, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych. C .S.S.R. Kumar jest założycielem firmy Millifluidica LLC.
Podziękowania
Ta praca badawcza jest wspierana jako część Center for Atomic Level Catalyst Design, Energy Frontier Research Center finansowanego przez Departament Energii Stanów Zjednoczonych, Biuro Nauki, Biuro Podstawowych Nauk Energetycznych pod numerem nagrody DE-SC0001058 a także wspierane przez Radę Regentów w ramach grantów o numerze LEQSF (2009-14)-EFRC-MATCH i LEDSF-EPS(2012)-OPT-IN-15. Działania MRCAT są wspierane przez Departament Energii i instytucje członkowskie MRCAT. Wykorzystanie Zaawansowanego Źródła Fotonów w ANL jest wspierane przez Departament Energii Stanów Zjednoczonych, Biuro Nauki, Biuro Podstawowych Nauk Energetycznych, w ramach umowy nr 1. DE-AC02-06CH1135....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Hydrat azotanu miedzi (II) | Sigma-Aldrich | 13778-31-9 | czystości 99,999% O |
| -[2-(3-merkaptopropionyloamino)etylo]-O′-metylopolietylenoglikol | Sigma-Aldrich | 401916-61-8 | MW=5,000 |
| HAuCl4.3H2O (Kwas chloroaurowy) | Sigma-Aldrich | 27988-77-8 | 99,999% czystości |
| kwas mezo-2,3-dimerkaptobursztynowy (DMSA) | Sigma-Aldrich | 304-55-2 | ~ 98% czysty |
| 4-nitrofenol | Sigma-Aldrich | 100-02-7 | spektrofotometryczny |
| stopień 4-aminofenolu | Sigma-Aldrich | 123-30-8 | >99% czysty (klasa HPLC) |
| Borowodorek sodu | Sigma-Aldrich | 16940-66-2 | 98% czyste |
| granulki wodorotlenku sodu | Sigma-Aldrich | 1310-73-2 | 99,99% czysty |
| EQUIPMENT | |||
| Millifluidic Chips | Microplumbers LLC | SDC-01 | Wykonane z polimeru politereftalanu poliestru |
| Pompa ciśnieniowa | Mitos P-Pump, automatyczna | ||
| Cetoni Automation and Microsystems, GmbH | Pompa strzykawkowa | ||
| Spektrofotometr neMESYS UV-3600 UV-VIS-NIR | Shimadzu | ||
| Millifluidica | SCMD-1008 | Rysunek 7< / strong> |
Bibliografia
- 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.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
