一種利用微流控技術控制銀納米粒子修飾的聚鄰苯二胺微納米結構形貌的方法
【專利摘要】一種利用微流控技術控制銀納米粒子修飾的聚鄰苯二胺微納米結構形貌的方法，屬于微納米材料合成【技術領域】。針對現有制備銀納米粒子修飾的聚鄰苯二胺納米帶或者聚鄰苯二胺微納米球的方法，存在試劑用量大、不易控制形貌、反應時間長等缺點，本發明所述方法步驟如下：一、制備微流控芯片；二、配制0.005~0.02M的硝酸銀溶液和0.005~0.01M的鄰苯二胺溶液；三、將步驟二中配制的兩種溶液分別從微流控芯片的不同通道入口同時注射到芯片中。本發明通過流速來控制產物形貌，具有操作簡單、反應速度快、效果好、可控性強、成本低等優點。
【專利說明】一種利用微流控技術控制銀納米粒子修飾的聚鄰苯二胺微納米結構形貌的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于微納米材料合成【技術領域】，涉及一種新型控制氧化還原反應產物形貌的合成方法，尤其涉及一種利用微流控技術控制氧化還原反應產物形貌的合成方法。
【背景技術】
[0002]聚苯胺是新型高分子聚合材料，由于其具有良好的電催化和電致變色等性質，聚苯胺被廣泛的應用于電極材料制備和導電薄膜材料制備中。由于聚苯胺衍生物比聚苯胺具有更多的再修飾官能團，聚苯胺衍生物能夠提供更多的性質，因此研究新型的聚苯胺衍生物具有更重要的意義。聚鄰苯二胺是一種重要的聚苯胺衍生物，也是重要的導電聚合物，其在光電晶體管等領域具有廣泛和巨大的應用前景。聚鄰苯二胺納米帶具有較大的長徑比，在光電器件組裝等方面具有獨特的優勢；聚鄰苯二胺納米球具有均勻的形貌和可控的尺寸。而嵌有銀納米粒子的聚鄰苯二胺納米球則具有更好的導電性和其他性質。現有報道都是利用常規大量溶液混合的方法制備了聚鄰苯二胺納米帶，或者聚鄰苯二胺微納米球。迄今還沒有關于利用一種方法、同種試劑實現對鄰苯二胺的形貌具有良好的控制和合成的報道。因此，發明一種 操作簡單、普適性好、產率高并且具有形貌可控的方法來制備銀納米粒子修飾的聚鄰苯二胺納米帶和微納米球的方案具有重要的現實意義。
[0003]近十年來，微流控技術應用日益廣泛，在生物分析、化學反應以及自組裝等研究領域有重要應用。微流控技術在材料合成方面比普通的合成技術具有更多的優點，比如持續自動的反應過程，合成條件的準確控制和調整，以及良好的重現性。但是，直到現在，沒有關于利用流量(流體剪切力)變化實現控制氧化還原反應產物形貌的相關報道。
【發明內容】
[0004]針對現有制備銀納米粒子修飾的聚鄰苯二胺納米帶或者聚鄰苯二胺微納米球的方法，存在試劑用量大、不易控制形貌、反應時間長等缺點，本發明提供了一種通過改變微流控芯片中溶液流量(流體的剪切力)來實現對氧化還原反應產物形貌控制的新型合成方法，以實現對產物形貌的良好控制。本發明通過流速來控制產物形貌，具有操作簡單、反應速度快、效果好、可控性強、成本低等優點。
[0005]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
一、制備微流控芯片；
二、配制0.005、.02 M的硝酸銀溶液和0.005、.01 M的鄰苯二胺溶液；
三、將步驟二中配制的兩種溶液分別從微流控芯片的不同通道入口同時注射到芯片中，通過控制流體的速度，實現了對產物形貌的控制。
[0006]本發明中，硝酸銀溶液的流速控制在10-60微升/分鐘。
[0007]本發明中，鄰苯二胺溶液的流速控制在10-60微升/分鐘。
[0008]本發明中，硝酸銀溶液和鄰苯二胺溶液的總流量不大于120微升/分鐘。[0009]本發明中，當兩種溶液總流量小于20微升/分鐘的情況下，產物中主要是帶狀物，當兩者總流量大于40小于60微升/分鐘的情況下，產物中主要是簇狀物，當兩者總流量大于60小于90微升/分鐘的情況下，產物中主要是不規則的塊狀物，當兩者總流量大于90小于120微升/分鐘的情況下，產物中主要是微球狀。
[0010]本發明具有以下優點:
1、只需要通過改變注射器泵上面的參數，也就是改變流量的設定，即可實現對產物形貌的控制；
2、反應迅速，從溶液注入到芯片中，直到產物從芯片中流出，整個過程5~10分鐘(因流速不同而不同)；
3、通過場發射掃描電鏡的照片(圖2)，可以看到形貌控制較好(圖3)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為微流控芯片通道以及尺寸；
圖2為在不同流速下制備出來的銀納米粒子鑲嵌的聚鄰苯二胺纖維和納米球的流程示意圖，a-c所示產物 分別為(PD流速為5，40和60微升/分鐘，而硝酸銀溶液的流速為10微升/分鐘；d所示產物為OPD流速為60微升/分鐘，硝酸銀溶液的流速為50微升/分鐘。圖中標尺均代表2微米。
[0012]圖3為不同流速范圍對應的產物形貌分布圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本發明的技術方案作進一步的說明，但并不局限于此，凡是對本發明技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發明的保護范圍中。
[0014]【具體實施方式】一:
一、微流控芯片的制備:
O玻璃片清洗:玻璃基底在超純水中超聲5分鐘，氮氣吹干，依次用丙酮、甲醇和異丙醇超聲清洗5分鐘，并用氮氣吹干。清洗所用到的溶液均為分析純試劑。
[0015]2)掩膜:利用Clewin 4軟件設計出微通道的結構(通道200 UmXlOO μπι)，然后將其利用高分辨專業掩膜打印機打印出來。
[0016]3)模版:利用軟紫外技術對SU-8光敏膠或AM系列的光敏膠進行光刻。在光刻機上將掩膜與玻璃基片對準，將100 μ m厚的SU-8光刻膠旋涂于玻璃基底上，在65°C條件下預熱10分鐘，接著將基底暴露在365 nm的紫外光下5秒，曝光劑量為50(T600 mJ/Cm2。最后置于加熱板上以65°C加熱I分鐘，95°C加熱10分鐘。再冷卻到室溫之后在MicropositEC溶液中進行清洗I分鐘，然后蒸氣法將其表面硅烷化(全氟硅烷)，備用。
[0017]4)PDMS定形:在具有形狀的模版上進行聚二甲基硅氧烷(PDMS)的澆筑，從而制成微流控芯片模型。在室溫下，PDMS的澆筑過程是將硅酮樹脂和固化劑(美國道康寧公司)按照10:1的比例同時澆筑到模版之上，在80°C下加熱4小時便可得到成形的固體PDMS通道模型。將固化的PDMS從基底剝離，并用針頭將PDMS模版上的進出口挑開。由于模版是具有對稱半圓柱溝槽設計的，PDMS定形之后，其下表面就會產生溝槽結構的形狀，然后將其含有微結構一側和另一片干凈玻璃片置于等尚子體氛圍中反應30秒,反應后將PDMS和玻璃對扣壓實，在80°C下加熱30分鐘，微流控芯片即制備出來。
[0018] 二、微流控方法合成聚鄰苯二胺微米帶和微納米球的方法
1、配制0.02 M的硝酸銀溶液和0.01 M的鄰苯二胺溶液；
2、將步驟I中配制的兩種溶液分別從不同通道入口注射到芯片中。具體如下:如圖1所示，將鄰苯二胺溶液由通道入口 b打入，硝酸銀溶液由通道入口 a和c打入。
[0019]如圖2所示，當硝酸銀溶液的流量為10微升/分鐘，OPD溶液的流量為5微升/分鐘時，即當兩種溶液總流量小于20微升/分鐘的情況下，產物中主要是帶狀物(a);當硝酸銀溶液的流量為10微升/分鐘，OPD溶液的流量為40微升/分鐘時，即當兩者總流量大于40小于60微升/分鐘的情況下，產物中主要是簇狀物(b);當硝酸銀溶液的流量為10微升/分鐘，OPD溶液的流量為60微升/分鐘時，即當兩者總流量大于60小于90微升/分鐘的情況下，產物中主要是不規則的塊狀物(c);當硝酸銀溶液的流量為50微升/分鐘，OPD溶液的流量為60微升/分鐘時，即當兩者總流量大于90小于120微升/分鐘的情況下，產物中主要是微球狀(d)。由此可見，通過控制流體的速度，實現了對產物形貌的控制。
[0020]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是，當硝酸銀溶液和OPD溶液的流量均為5微升/分鐘時，產物為帶狀物；兩者流速同時提高到25微升/分鐘，產物主要以簇狀物存在；兩者同時改變為35微升/分鐘，產物主要以不規則塊狀物存在；兩者同時變化為55微升/分鐘時,產物主要以微球為主。
【權利要求】
1.一種利用微流控技術控制銀納米粒子修飾的聚鄰苯二胺微納米結構形貌的方法，其特征在于所述方法步驟如下: 一、制備微流控芯片； 二、配制0.005、.02 M的硝酸銀溶液和0.005、.01 M的鄰苯二胺溶液； 三、將步驟二中配制的兩種溶液分別從微流控芯片的不同通道入口同時注射到芯片中，通過控制流體的速度，實現了對產物形貌的控制。
2.根據權利要求1所述的利用微流控技術控制銀納米粒子修飾的聚鄰苯二胺微納米結構形貌的方法，其特征在于所述硝酸銀溶液的流速控制在10-60微升/分鐘。
3.根據權利要求1所述的利用微流控技術控制銀納米粒子修飾的聚鄰苯二胺微納米結構形貌的方法，其特征在于所述鄰苯二胺溶液的流速控制在10-60微升/分鐘。
4.根據權利要求1所述的利用微流控技術控制銀納米粒子修飾的聚鄰苯二胺微納米結構形貌的方法，其特征在于所述硝酸銀溶液和鄰苯二胺溶液的總流量不大于120微升/分鐘。
5.根據權利要求1、2或4所述的利用微流控技術控制銀納米粒子修飾的聚鄰苯二胺微納米結構形貌的方法，其特征在于所述硝酸銀溶液的濃度為0.02 M0
6.根據權利要求1、3 或4所述的利用微流控技術控制銀納米粒子修飾的聚鄰苯二胺微納米結構形貌的方法，其特征在于所述鄰苯二胺溶液的濃度為0.01 M0
【文檔編號】C08G73/02GK103936986SQ201410183741
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月4日 優先權日:2014年5月4日
【發明者】韓曉軍, 王磊, 馬生華, 王雪靖 申請人:哈爾濱工業大學