新型可控液体石珠型微反应器的制备及应用

Miniaturized chemical processes have many advantages, such.as reduced use of chemical reagents and solvents, precisely controlled reaction conditions, much shortened reaction time,and the ability to integrate into a digital device. They are very useful for high-throughput analyses and purifi cations in.chemical and biological processes. but now, most used micro or mini-reactor are channel microfluidic,the movement of the liquid is limited in the channel. and most channel microfluidic can only used once.?This proposal will prepare a novel"liquid marble" minaturized reactor. which can be freely moved 3 dimensions.This research will use the superhydrophobic polyhedral oligomeric silsequioxanes(POSS) and Fe3O4 nanoparticle and graphite to prepare multifunctional nanoparticles. Then the multifunctional paticles would be used to prepare controllable liquid marbles and make these marbles as miniature reactor. these would be a new way for microfluidic and micro or miniature reactor. Theoretical calculation will be carried out ot research the formation mechanism and the relationships between the nanoparticles and the liquid surface. These smart "liquid marble" miniature reactor will be used in synthesis, preparation of nanomaterials and biomedical applications. This research is a new phenomena for the surface and interface area, and it is also new for microfluidic, this work would have important significance in chemistry, chemical engineering and materials science.

微型反应器具有溶剂使用量少、反应效率高、反应时间短等优势而在化学和生物等领域备受瞩目，但目前所使用的微流体通道型微反应器由于微通道限制了流体的流动维度，并且难重复使用。本项目制备新型可控的："液体石珠"（liquid marble）型微反应器突破了通道所带来的诸多限制，可以通过外力控制其在三维方向自由移动。本研究利用多面体倍半硅氧烷(POSS)超疏水性和四氧化三铁的磁性和石墨的导电性，制成了多功能性的POSS/Fe3O4和POSS/石墨颗粒。将磁性控制单元和电场控制单元引入液体石珠，实现了液体石珠的精巧控制，打开了其作为微反应器的方便之门。研究液体石珠型微反应器的形成机理和微纳米颗粒与液体表面作用，理论计算颗粒大小形貌等对该微反应的影响。并将其用于化学合成、纳米材料制备及生物应用。该研究既是表面界面化学领域的一个新现象，也是微流体通道反应器领域的新突破，对化学化工材料等领域都有一定的意义。

微型反应器具有溶剂使用量少、反应效率高、反应时间短等优势而在化学和生物等领域备受瞩目，但目前所使用的微流体通道型微反应器由于微通道限制了流体的流动维度，并且难重复使用。本项目制备了一种新型可控的"液体石珠"（liquid marble）型微反应器突破了通道所带来的诸多限制，可以通过外力控制其在三维方向自由移动。我们利用超疏水性的多面体倍半硅氧烷(POSS)和含氟硅烷修饰四氧化三铁和导电石墨及石墨烯，合成了多种多功能性的Fe3O4和石墨烯。我们成功制得了油水双疏的Fe3O4纳米颗粒，可用于包裹水或者其他有机溶剂形成磁性可控的液体石珠，并将其用于化学合成与纳米材料的微量制备。本项目也首次合成了油水双疏的含氟石墨烯材料，是目前疏水性能最好的石墨烯，用该石墨烯可以制备水性和油性等多种液体石珠。研究了液体石珠型微反应器的形成机理和运动机理，理论计算颗粒大小形貌等对该微反应器的影响。该研究既是表面界面化学领域的一个新现象，也是微流体通道反应器领域的新突破，对化学化工材料等领域都有一定的意义。