[发明专利]一种制备三维微通道反应器的方法

说明书

本发明适用于纳米材料制备技术领域，提供了一种制备三维微通道反应器的方法，三维微通道反应器由若干板块经层叠堆积而成，除位于底层的板块之外，其余各板块上开设有若干通孔；位于第一层的板块上还开设有出料口，位于第一层的板块与位于底层的板块之间的各板块上还开设有流道和连通槽；各通孔、各流道及各连通槽均由激光切割而成，切割速率范围为1m/s‑3m/s。本发明通过超快激光切割制备各通孔、流道及连通槽，切割速率最高可达到3m/s，相较于传统流道制备工艺，效率提升几十倍到几百倍；并且通过超快激光切割可切割不同构型的流道，形成具有不同形状的流道，从而提高流道的多样性，从而可适用于不同纳米材料的制备。

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，更具体地说，是涉及一种制备三维微通道反应器的方法。

背景技术

微通道反应器是一种连续工艺反应器，具有高效、连续制备等优点。玻璃是实验室常用的反应器材质，具有透明可观察、耐腐蚀等特性。微通道反应器也通常采用玻璃材质，便于观察流体混合状态和反应产生的颜色等变化。

玻璃微通道反应器的流道加工方法通常采用氢氟酸蚀刻法，工序繁琐，产生大量氢氟酸的废液，污染环境；或者采用模压法制造，但需要制造微通道磨具，并且微通道流路改变需要更改磨具，开发磨具的成本高；或者采用激光蚀刻在玻璃上加工微流道，但是激光蚀刻的速度慢，并且局限于小尺寸的微流控芯片加工。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备三维微通道反应器的方法，以解决现有技术中存在的微通道反应器的流道制备效率低，污染大，成本高的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种制备三维微通道反应器的方法，所述三维微通道反应器由若干板块经层叠堆积而成，除位于底层的所述板块之外，其余各所述板块上开设有若干通孔，两个相邻所述板块上的各通孔相连通；位于第一层的所述板块上还开设有出料口，位于第一层的所述板块与位于底层的所述板块之间的各所述板块上还开设有流道和将各所述流道连通的连通槽，各所述流道将对应所述板块上的两个相邻所述通孔连通，各所述连通槽相互连通，且位于第二层的所述板块上的所述连通槽与位于第一层的所述板块上的所述出料口连通；各所述通孔、各所述流道及各所述连通槽均由激光切割而成，切割速率范围为1m/s-3m/s。

进一步地，于各所述流道中：所述流道包括第一反应通道、第二反应通道和第三反应通道，所述第一反应通道、所述第二反应通道和所述第三反应通道相互连通，所述第一反应通道、所述第二反应通道和所述第三反应通道组合形成横向排列的“Y”型，且所述第一反应通道与所述第二反应通道的长度相同，所述第三反应通道的长度大于所述第一反应通道的长度。

进一步地，于位于第一层的所述板块与位于底层的所述板块之间的若干所述板块中：所述三维微通道反应器还包括设置于两个相邻所述板块之间的隔板，所述隔板上开设有与各所述通孔连通的过孔和与各所述连通槽连通的导流槽。

进一步地，各所述板块与各所述隔板均由玻璃材料制成。

进一步地，各所述板块的厚度范围为300μm-2000μm，各所述隔板的厚度范围为300μm-2000μm。

进一步地，各所述板块的厚度为500μm，各所述隔板的厚度为500μm。

进一步地，若干所述板块与若干所述隔板经夹具固定后，并在扩散焊炉体内键合形成所述三维微通道反应器。

进一步地，所述炉体内的反应温度范围为700℃-720℃。

进一步地，所述夹具提供的压力范围为2公斤-8公斤。

进一步地，若干所述板块在所述炉体内键合的时间范围为15min-30min。