[发明专利]微流控芯片、其制作方法以及原位催化和检测方法

说明书

本申请公开了一种微流控芯片、其制作方法以及原位催化和检测方法，该微流控芯片是在硅基“Y”型通道内部加工出周期性尖峰微结构。该黑硅表面在经过氢氟酸氢化处理后，可实现银纳米粒子在尖峰微结构表面的原位化学生长，进而利用银‑黑硅(Ag‑BS)复合结构的大比表面积及粗糙度，提高了对硝基苯酚还原成对氨基苯酚催化反应的效率及反应活性。同时Ag‑BS复合结构有助于表面等离子共振基元的形成，可用作表面增强拉曼散射(SERS)检测。该Ag‑BS微纳结构复合器件在高度集成的化学合成、分析、生物传感及诊断等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本申请属于微流控芯片技术领域，特别是涉及一种微流控芯片、其制作方法以及原位催化和检测方法，该芯片可以用于原位催化和检测对硝基苯酚。

背景技术

微流控技术(Microfluidics)指的是使用微管道(尺寸为数十到数百微米)处理或操纵微小流体(体积为纳升到阿升)的系统所涉及的科学和技术，是一门涉及化学、流体物理、微电子、新材料、生物学和生物医学工程的新兴交叉学科。它的目标是把整个化验室的功能，包括采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等集成在微芯片上，且可以多次使用。制作微流控芯片的主要材料有硅片、玻璃、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯和纸基等。

黑硅(Black silicon)是在硅片表面涂一层二氧化硅涂层。它具有吸收范围大和高效的比表面积的显著地特征而被广泛用于光电探测器、太阳能电池和传感器等领域。黑硅纳米/微米级粗糙的表面包覆金属粒子后可用作增强拉曼光谱(SERS)传感器(Adv.Mater.24,2012,OP11)，也可以用于原位检测硝基苯酚的催化反应。目前，金属黑硅体系主要由物理方法如磁控溅射(Small 10,2014,127)或蒸发作用(Chen,NanoscaleRes.Lett.9,2014)，这些方法无法确定反应位点且金属纳米粒子与黑硅的附着力较小，稳定性较低。

4-氨基苯酚(4-AP)是制备许多止痛和退热药物的重要中间体，也广泛用于照相显影、防腐剂、染发剂，使用重金属纳米粒子(如Ag，Au)催化加氢还原4-硝基苯酚(4-NP)制备4-AP，是一种简便高效的方法。重金属纳米粒子尺寸小，表现出优于传统固体材料的特性，如高催化活性，电学、光学、磁学及表面特性，受到人们广泛的关注。但由于金属纳米粒子高表面能导致易于聚集，影响催化效果，因此需要将其负载于固体基质上如碳，二氧化硅(Applied Surface Science,258,2012,2717-2723)，沸石(Wiley-VCH,Weiheim,Germany,1997)，等。重金属粒子负载于固体基质中需加入反应溶液中进行催化还原，产物与催化剂分离过程繁琐且不能进行原位检测反应进程，另外，反应体系仅能反应一次，反应物就需与催化剂进行分离，导致进行一次反应的物质数量有限。

因此，建立一种可以原位催化和检测，且可以连续反应的微流控芯片具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微流控芯片、其制作方法以及原位催化和检测方法，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请实施例公开了一种微流控芯片，包括黑硅基材、以及形成于所述硅基材内的Y型通道，所述Y型通道包括1个主通道和2个分支通道，所述主通道的一端分别连通于所述2个分支通道，另一端形成有产物出口，所述2个分支通道的末端分别形成有第一进样口和第二进样口，所述主通道的至少部分内壁表面形成有尖峰微结构，该尖峰微结构的表面分散并负载有金属纳米粒子，该金属纳米粒子与尖峰微结构表面之间通过化学作用力结合。

优选的，在上述的微流控芯片中，所述金属纳米粒子为银纳米粒子。

优选的，在上述的微流控芯片中，所述2个分支通道的夹角为0～180°。

相应的，本申请还公开了一种微流控芯片的制作方法，包括：