Ученые используют тефлоновую трубку, чтобы сделать дешевый и простой реактор для синтеза частиц кремнезема

1 июля 2020 г.

Центром передового опыта ARC в области экситонной науки

Исследователи из Австралии и Китая предложили инновационный и экономически эффективный метод создания шариков кремнезема, которые имеют ряд ключевых применений, начиная от наномедицины и биовизуализации и заканчивая производством бумаги и полированного бетона.

Синтез частиц диоксида кремния для экспериментального и промышленного использования начался в 1960-х годах и обычно происходит большими партиями, где контролируемое легирование для обеспечения функциональности затруднено.

Контроль параметров синтеза может быть достигнут с помощью дорогостоящих и трудоемких небольших микрофлюидных реакторов, требующих фотолитографии, травления, склеивания и литья под давлением, которые склонны к засорению.

Теперь был продемонстрирован удивительно простой новый подход, который может быть адаптирован для различных приложений при низких затратах и ​​с высокой степенью надежности.

Исследователи из Центра передового опыта в области экситонной науки ARC при Мельбурнском университете и совместно с коллегами из Южно-Китайского педагогического университета сконструировали устройство синтеза потока с использованием политетрафторэтиленовой (ПТФЭ) или «тефлоновой» трубы, намотанной на стержень. и соединен с двумя шприцами. Их результаты были опубликованы в журнале Chemical Engineering Journal.

Ключом к успеху этого подхода является спиральный канал, который обеспечивает характеристики вихревого потока, и этот тип потока жидкости способствует чрезвычайно эффективному смешиванию жидкостей-предшественников.

«Когда это произойдет, у вас появится очень дешевый и весьма эффективный химический реактор», — сказал автор исследования доктор Эсер Акиноглу.

«Когда жидкости попадают в спиральную трубку, из-за этих вихрей они очень быстро перемешиваются и… общая реакция становится более гомогенной, продукт однородным, а частицы кремнезема имеют одинаковый размер и форму».

Хотя этот новый механизм вряд ли заменит серийное промышленное производство для создания частиц чистого кремнезема, он вполне может конкурировать с микрофлюидным подходом, используемым при синтезе наночастиц кремнезема для специализированных, нишевых применений, таких как частицы кремнезема, «легированные» цветными красителями или инкапсулирование квантовых точек для флуоресценции.

«С точки зрения материальных затрат это очень разумно», — сказал доктор Акиноглу.

«В будущем этот метод проточного синтеза идеален для введения в реакцию новых компонентов… вы можете добавить в этот поток что-то еще, чтобы смешать его вместе со всем процессом, и затем это будет инкапсулировано в эти частицы кремнезема».

Больше информации: Хуэй Ян и др. Спиральный капиллярный микрореактор из ПТФЭ для высокопроизводительного синтеза монодисперсных частиц кремнезема, журнал Chemical Engineering Journal (2020). DOI: 10.1016/j.cej.2020.126063

Предоставлено Центром передового опыта ARC в области экситонной науки.