微反應(yīng)器面臨的主要挑戰(zhàn)。

1阻塞

微型反應(yīng)器技術(shù)起源于20世紀(jì)90年代，至今仍屬種新興技術(shù)，盡管其發(fā)展迅速,但仍面臨一些挑戰(zhàn)。目前微反應(yīng)器面臨的主要問題是微通道的阻塞。在反應(yīng)過程中有固體物質(zhì)(催化劑、試劑、產(chǎn)物和副產(chǎn)品)參與時，通道中的沉淀、生長或架橋現(xiàn)象會限制微反應(yīng)器中液體的流動速度，影響液體的混合，增加壓力，最終導(dǎo)致反應(yīng)失敗。

對于阻塞問題，目前已有多種解決方案。SCHOENITIZ等對微反應(yīng)器中各類污垢的研究現(xiàn)狀進行了綜述，包括結(jié)晶、顆粒、化學(xué)反應(yīng)、腐蝕、生物污染、氣泡等，并介紹了相應(yīng)的減緩或防止污垢形成的方法。微槽道管壁面設(shè)計得足夠光滑能有效地減少固體沿壁面沉積，如純氟表面。使用多液-液流可限制固體粒子與管壁之間的相互作用，但這種方法需要使用額外的溶液，這可能會降低反應(yīng)效率，或?qū)е逻@種額外溶液與特定溶劑不相容。也可利用超聲輻射來緩解堵塞，這是因為超聲波的振動可使沉淀物的附著物和沉積物變得不那么粘稠;其他方法包括使用分散相液滴包裏顆粒,以減少顆粒和管壁之間的相互作用，以及使用鞘流技術(shù)來產(chǎn)生納米顆粒，以減少堵塞等。盡管對堵塞問題已經(jīng)采取了許多措施，但仍缺乏一種有效的方法將不溶性物質(zhì)分離出來，從而限制了微反應(yīng)器技術(shù)的發(fā)展。

2催化負載。

由于微流道尺寸較小，在微流道中加載催化劑的方法也越來越多，因此微流道中加載催化劑的方法也越來越多。對催化劑進行加載的方法主要有兩種:加載到微道內(nèi)壁或催化劑載體上。但催化劑涂覆于表面時，易發(fā)生觸點低、觸點易脫落、難更換，加工成本高等問題，阻礙了微反應(yīng)器產(chǎn)品化開發(fā)進程。

在催化劑載體與配位體的連接過程中，常會引起催化劑活性的下降，而常見的聚合物載體會產(chǎn)生膨脹，使微反應(yīng)器堵塞，因此催化劑的裝入方式很大程度上決定了產(chǎn)物的選擇性。催化劑用載體以多孔材料為主，目前國內(nèi)外對多孔材料作為催化劑載體的研究較多，但催化劑的粘附性和高效的裝料方式仍需進步優(yōu)化，均質(zhì)催化劑的固定仍是一大難題。

3設(shè)計和制造微通道

微孔道的制作經(jīng)歷了幾個階段的發(fā)展，目前已經(jīng)能夠設(shè)計出復(fù)雜的結(jié)構(gòu)通道，如基于光刻母模板的軟孔道，其制作工藝已經(jīng)比較成熟，但其制 作成本仍然很高，所以開發(fā)簡化的制作工藝，降低制作成本是一項艱巨的任務(wù)。 對高通量微流體系統(tǒng)來說，快速均勻分布非常重要。微通道的幾何 構(gòu)造決定著流體的分布，最終影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，優(yōu)化微通道的幾何構(gòu)造是一個復(fù)雜的過程，同時也是個很大的挑戰(zhàn) ，因此，發(fā)展高精度、 低成本的微通道制造技術(shù)是一個亟待解決的難題。