[发明专利]化学反应器

说明书

描述了生产基于流体流的化学反应器装置的方法。该方法包括：获得具有由通道壁限定的流体通道的基材，其中，将有序组的硅柱结构定位在流体通道中，并至少对硅柱结构进行电化学阳极化，以使硅柱结构至少多孔至一定深度。在阳极化后，对基材和柱结构进行热处理，该热处理以一定温度和持续时间在一定气氛中进行，以使所形成的任意硅氧化物层的厚度小于20nm。使基材和柱结构进一步官能化。

技术领域

本发明一般涉及化学反应器，例如，用于色谱体系的化学反应器。更具体地说，本发明涉及用于化学反应器的生产技术以及所获得的化学反应器，所述化学反应器包括多孔微型柱结构。

发明技术

利用液体传播的特性具有广泛的应用，包括化学成分生产、纳米颗粒合成、成分的分离和/或提取等。用于分离混合物(例如，能够准确分析混合物)的分离技术的特定实例是色谱法。色谱有多种形式，例如气相色谱、凝胶色谱、薄层色谱、吸附色谱、亲和色谱、液相色谱等。

液相色谱通常用于药学和化学，同时用于分析应用以及生产应用。在液相色谱中，利用不同物质与流动相和固定相的亲和性差异。由于各物质在固定相中都有自己的“粘附力”，因此其在流动相中的迁移速度会更快或更慢，从而使某些物质与其他物质分离。基本上，这可适用于任何键合，其优点在于，无需使材料蒸发，并且可以温度变化的影响可忽略不计。

液相色谱法的典型实例是基于色谱柱，该色谱柱以一个或多个填充有微型色谱柱的通道为基础。自从将以微型柱为基础的色谱柱引入液相色谱，其显示出对基于填充床结构的体系和整体式体系的重要替代作用。由于采用具有高度均一性的微型柱并对其进行精确排列，几乎能够彻底避免因流动路径差异所致的分散或“涡流分散(eddy dispersion)”。该原理更普遍适用于基于液塞传播的化学反应器。

此外，已知通道的孔隙率对色谱应用例如液相色谱应用的性能具有明显的影响。这见述于例如De Pra等人，J.Sep.Sci.2007(30)1453–1460,中的“用于片装液相色谱的柱状结构微通道：渗透性和分离性能的评估”(Pillar-structured microchannels foronchip liquid chromatography:Evaluation of the permeability and separationperformance)，其中，发现通过通道的渗透率随通道的总体孔隙率而增加。

已知使柱结构多孔，将其设置在柱中以例如改进色谱。这显著提高了自由表面积的量，同时保持了体系的有序结构。在Detobel等人在分析化学(Anal.Chem.)2010，82(17)7208–7217的“多孔壳柱阵列色谱柱的制备和色谱性能”(Fabrication andChromatographic Performance of Porous-Shell Pillar-Array Columns)中描述了用于片基液相色谱法的一种制备具有多孔顶层的柱结构的生产技术。生产技术基于溶胶-凝胶法。从一组硅基柱开始，通过溶胶-凝胶法向柱施加多孔二氧化硅层，然后通过水热处理以及用辛基二甲基氯硅烷处理产生介孔。

然而，为了满足色谱应用的高要求，需要具有最佳特性的色谱柱结构和良好的生产技术来生产这些色谱柱结构。

发明内容

本发明的实施方式的目的在于，提供以具有一种或多种通道的化学反应器以及生产方法，为了流动通过这些通道，所述通道具有高渗透性多孔硅基微柱结构。这种化学反应器的一个具体实例是：例如，具有多孔硅基柱结构的色谱柱用于分离材料。

本发明实施方式的一个优点在于可以产生用于分离材料的高效体系。因此，本发明至少一些实施方式的优点在于所提供体系具有非常良好的分离能力。

上述目的是通过本发明实施方式的方法和装置实现的。

本发明涉及一种用于生产基于流体流的化学反应器装置的方法，所述方法包括：