化学合成,作为最古老的科学学科之一,在促进人类社会进步方面发挥着重要作用。然而,传统批量合成方法对解决新型合成问题具有一定的局限性。首先,批量合成的选择性较差,难以获得具有可控结构和性能的产品,例如在特定位点修饰分子或调整微/纳米材料的分层结构。其次,低水平的集成和自动化阻碍了它们在材料合成、筛选和优化中的应用。此外,复杂的逐步操作,时间、试剂、设备等资源的消耗,重现性较差以及安全问题,都使传统批量合成方法难以实现绿色及智能的合成。微流控技术的出现,为分子和材料的合成提供了一个新途径。微流控技术在材料合成方面的应用具有两个突出的优势:(1)在限域空间内可实现快速的传热、传质;(2)流体的精确操控可达纳升和皮升水平。这种微型反应器,提高了合成效率、可控性和安全性,拓展了应用面。因此,本研究将以微液滴为反应器实现磁性纳米颗粒的合成。主要内容如下:1.设计并制备具有双T形结构的微流控芯片,产生液滴并调控液滴的尺寸。该芯片具有两个T形通道口、Y形通道以及S形通道,两个T形口分别生成两个液滴,在Y口处汇合后在S形通道内融合形成新的微液滴,用于磁颗粒的合成。研究了不同旋涂速度(1000-3500 r/min)以及不同聚合物前驱体、交联剂与硅油相比例(10:1:1-10:1:6)的条件下芯片基底的疏水性,结果表明在旋涂速度为2000 r/min,聚合物前驱体、交联剂与硅油相的比例为10:1:5时,此时的疏水性最好。同时利用聚合物前驱体、交联剂与硅油相比例(10:1:2)的条件下制备的芯片,研究了在不同的油相流量(300-700μL/h)、水相流量(20-500μL/h)情况下,液滴尺寸的变化以及液滴形成、融合到混合的过程。研究结果表明油相的流量不变,水相的流量增大时,液滴尺寸逐渐增加;保持水相流量,减小油相流量液滴的尺寸也逐渐增大。因此,可以通过改变流量来调节液滴的尺寸进而改变液滴中的试剂量。2.利用微液滴技术制备磁性纳米颗粒。通过调节不同的加热温度(60℃,65℃,70℃,75℃,80℃)和氨水与铁盐溶液的流量比(1:1,1:2,1:3,1:4,1:5),研究在不同的加热温度以及不同的流量比对磁性纳米颗粒的形貌、颗粒尺寸的影响。结果表明,磁性纳米颗粒的尺寸随着合成温度的增加而增加。在加热温度为80℃,油相、铁盐溶液和氨水流量分别为500μL/h、60μL/h和20μL/h的条件下,制备的磁性纳米颗粒尺寸最大,为29±4 nm。并通过测量磁滞回线,分析了不同尺寸的磁性纳米颗粒的饱和磁化强度、矫顽力。磁性纳米颗粒尺寸最大时(29±4 nm),室温下测得的磁滞回线显示磁性纳米颗粒具有较好的磁性能,其饱和磁化强度为61 emu/g,矫顽力为5.2 Oe。另一方面,通过低温测试(100K-250 K)研究了磁性纳米颗粒的矫顽力以及饱和磁化强度,发现磁性纳米颗粒的饱和磁化强度以及矫顽力随着测量温度的降低而增加。结果表明,测试温度为100 K,加热温度为80℃,油相、铁盐溶液和氨水流量分别为500μL/h、60μL/h和20μL/h的条件下制备的磁性纳米颗粒饱和磁化强度为68.4 emu/g,矫顽力为48.5 Oe。