专利名称：光催化微反应器的制备方法
技术领域：
本发明微反应器的制备方法，尤其涉及一种光催化微反应器的制备方法。
背景技术：
光催化氧化具有许多独到之处，具有极强的氧化能力。其中二氧化钛作为光催化 剂具有无毒、稳定、可重复使用、无光腐蚀现象、无二次污染等诸多优点而受到关注。目前， 常用的具有光催化效果的二氧化钛为Degussa P25纳米Ti02，光催化时常悬浮于所需催化 的试剂中，悬浮光催化需后续分离等工艺，增加了工艺的复杂性和成本。因此，宏观光催化 的效率较低。当前，微流道系统主要应用于传感器和生物芯片领域，处于蓬勃发展的阶段。光 催化微反应器需要高透光率的微流道，尤其负载二氧化钛为光催化剂时，由于激发其产生 电子-空穴对的条件为其吸收紫外光，故对紫外光也需要有高透光率。微流道的制备目前 常用的手段是在硅，玻璃，PDMS (聚二甲基硅氧烷)上直接刻蚀出微流道和各种流体部件的 图案结构，然后于另一平面键合材料形成MEMS微流体系统。采用湿法腐蚀刻蚀玻璃得到 的微流道，加工困难，且为各向同性腐蚀，难以获得光滑、较深的微流道系统；传统ICP刻蚀 玻璃形成的微流道系统，刻蚀难度较大，而且刻蚀得到的微流道表面粗糙，流体流动阻力较 大，表面抛光技术还很难做到对3D微流道系统的高效抛光。采用有机材料结合压印方法制 备的微流道，其工作在紫外灯环境下耐老化性能较差，密封效果不好，长期使用容易发生泄 漏。因此，如何获得一种透光性好，可靠性高，流动阻力小，反应接触面积大，光催化效率高 的光催化微反应器成为难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本低廉、光催化反应效果好的光催化微反应器的制备方法。本发明采用如下技术方案一种光催化微反应器的制备方法，包括以下步骤第一步，在硅圆片上刻蚀形成特定的硅微流槽图案，在硅微流槽两端或特定的位 置局部放置适量的高温释气剂，第二步，将上述硅圆片与Pyrex7740玻璃圆片在空气中或 者真空中阳极键合，使硅圆片上的上述硅微流槽形成密封腔体，并在空气中加热至760V 900°C，保温5 lOmin，高温释气剂因受热释放出气体产生正压力使得密封腔体对应的熔 融玻璃呈圆管形，冷却形成玻璃微流道，第三步，在玻璃微流道上制备入口和出口，去除高 温释气剂的分解残留物，第四步，将光催化剂涂覆于玻璃微流道的内管壁上，形成热成型玻 璃光催化微反应器。上述技术方案中，所述光催化剂为纳米二氧化钛粉末，含锐钛矿和金红石的质量 百分数分别为80%和20%，所述光催化剂纳米二氧化钛粉末涂覆于玻璃微流道的内管壁 上的方法为将二氧化钛粉末置于去离子水中，超声振荡搅拌形成悬浮液，其中悬浮液中二氧化钛的质量占悬浮液总质量的0. 05-20 %，将悬浮液浸入玻璃微流道，再晾干，然后置于 高温炉内加热到500°C 600°C烧结，从而使得二氧化钛粉末涂覆于管壁上，重复上述过程 3-8次。在第三步后除去衬底硅，将得到的玻璃微流道与另一玻璃圆片进行键合，得到全玻 璃流道。高温释气剂为碳酸钙粉末。高温释气剂为氢化钛，将氢化钛在400摄氏度下空气中 进行预处理，处理时间为5-24小时。所述Si圆片上浅槽的微加工工艺为湿法腐蚀工艺。所 述的Si圆片与Pyrex7740玻璃表面键合工艺为阳极键合，工艺条件为温度400°C，电压 600V。第四步中的加热温度为840°C 850°C。第四步中所述热退火的工艺条件为退火温 度范围在510°C 560°C中，退火保温时间为30min，然后缓慢风冷至常温。第二步中硅圆片 与Pyrex7740玻璃圆片按照阳极键合的工艺要求进行必要的清洗和抛光。第一步刻蚀的浅 槽的深度为50-100微米。将所得到的圆片级的球形玻璃微腔阵列与带有MEMS器件的硅圆 片对准，用阳极键合工艺进行键合，封装MEMS器件，工艺条件为温度400°C，电压600V。本发明获得如下效果1.本发明基于传统MEMS加工工艺，首先在Si片上加工欲成型的微流道浅槽结构，在浅槽中两端或特定的局部区域填充高温释气剂，再用阳极键合工艺将Pyrex7740玻璃覆 盖到该浅槽上形成密闭微腔，然后加热使得玻璃融化，高温释气剂释放出气体从而使得玻 璃成半球圆弧管状，形成玻璃微反应器的壳体。本发明采用局部填充高温释气剂，高温成型 过后，通过划片工艺可以将具有高温释气剂分解残留物的区域去除，并开启流体进出端口 的效果，也可以直接打开存有高温释气剂的腔作为微反应器的出入口，让后通过洗涤去除 碳酸钙的分解残留物。通过浸泡光催化剂浊液的方法将光催化剂粘附在玻璃微流道内表 壁，高温(500-600摄氏度)使玻璃软化，玻璃微流道和光催化剂烧结在一起，同时不改变二 氧化钛内部锐钛矿和金红石的比例，不影响光催化效果，而且该温度下玻璃微反应器壳体 不会发生较大的形变。负载厚度可由浊液中二氧化钛浓度控制，与烧结次数无关，烧结次数 只影响负载均勻性，最后获得的二氧化钛均勻性好，光催化效果更好。此负载方法操作简 单，成本低廉，通过反复浸泡和多次烧结达到在玻璃管道内负载均勻性要求，相较于阳极电 火花沉积等工艺而言，工艺简单，设备要求低，因而成本低。2.本发明采用的Pyrex7740玻璃透光效果良好，波长300nm以上的透过率高，可达 90%。此外，本发明制备的圆形截面的玻璃微反应器壳体，由于圆柱形的表面提供了较大的 比表面积(是平面玻璃的1.57倍)，负载了二氧化钛以后，在同样的流量下参加反应的液体 的量增加，而且由于光催化剂处于玻璃管道的圆柱面上，因此紫外光作用与催化剂上的强 度均勻，反应能够均勻的进行，光催化效率较高；此外，本发明制备的负载二氧化钛纳米粉 末的玻璃微反应器圆形截面流阻小，管道中的液体流动为层流，因此反应均勻、缓和，光催 化效率高。在制备玻璃微流道后，去除硅，采用玻璃圆片与玻璃流道微反应器键合，可以进 一步增加紫外光的入射率，因而可以进一步提高光催化微反应器的效率。此外，本发明采用 玻璃与硅进行阳极键合获得的微反应器具有密封性好，不易渗漏，而且硅与玻璃具有匹配 的热膨胀系数，因此可靠性较高，玻璃管道由于是采用铸造形成的，粗糙度较低，对于流体 的阻力较小。3.通常阳极键合的温度为400摄氏度，因而其标准温度为673K，成型温度为850 摄氏度左右，标准温度为1123K左右，根据PV = nRT,根据现有自膨胀技术，如果气体的量不 变，膨胀后的体积不足原来的两倍，由此可见需要刻蚀较深的槽。而本发明通过引入高温释气剂有效的解决了这一问题，避免了刻蚀高深宽比的槽所带来的工艺复杂和高能高成本的 问题，而且方法简单，可靠。由于采用的为高温释气剂，因此放气过程可控(通过调节温度 和温度维持时间)。4.本发明采用湿法工艺在硅上刻蚀浅槽，尤其是50-100微米的槽，其耗费的时间 和成本更低，方法更为简单。现有技术需要刻蚀深宽比较高的较深的硅腔以提供足够的气 体。湿法腐蚀工艺难以获得较大的深宽比。在刻蚀较深的微腔时，其成本较高，耗时较长。 但是湿法工艺成本较低，工艺比较成熟，在刻蚀浅槽方面具有低成本、高效率的优势。本发 明不需要较大的深宽比，也不需要大的深度，因此采用湿法工艺即可降低成本、提高效率。5.本发明选用碳酸钙粉末，一方面，碳酸钙粉末的大量分解温度在800摄氏度 以上，与玻璃的熔化温度具有较好的匹配性，在低于800摄氏度时，碳酸钙仅有少量分 解，因此玻璃未成型前密封的腔不因气压过大而破裂。高温下，碳酸钙粉末大量分解出 二氧化碳气体，从而使得玻璃成型。本发明仅需要根据碳酸钙分解量进行简单计算，可 知道成型特定体积玻璃微腔所需要的碳酸钙的量。根据反应速率平衡公式的修正公式<formula>formula see original document page 5</formula>
可以较为准确的控制内部压强，从而可以调控玻璃微流道内
部横截面的大小，根据不同流速需要自行调控选择，因而该方法简单，可靠，适用范围广。6.本发明选用氢化钛粉末，并对氢化钛粉末在空气中400摄氏度下进行预处理。 通常氢化钛粉末的热分解温度为400摄氏度，在空气中进行所述的热处理后，氢化钛粉末 的表面形成了致密的二氧化碳，在温度未达到分解玻璃融化温度之前，延缓了氢化钛的分 解，从而避免了密闭腔内的压力过大。7.阳极键合具有键合强度高，密闭性好的特点，本发明采用阳极键合形成密闭空 腔，在第四步的加热过程中不易发生泄漏而导致成型失败。在温度400°C，电压直流600V的 键合条件下，阳极键合能够达到更好的密封效果。8.采用的第四步中的退火工艺可以有效的消除Pyrex7740玻璃承受高温正压成 型过程中形成的应力，从而使其强度韧性更高。在该条件下退火，既能有效退去应力，还能 够使得微流道腔的形状基本无改变。9.本发明制备与Si的热膨胀系数相当的Pyrex7740玻璃作为玻璃微流道结构，在 制备微腔时不容易使键合好的圆片因热失配产生损坏。10.本发明采用常规微电子加工工艺在圆片上进行加工，因此工艺过程简单可靠， 进一步降低了成本，可实现玻璃微流道的圆片级制造，尤其是湿法腐蚀工艺，成本更低。11.本发明通过简单浊液浸泡法负载光催化剂，成本低廉又不影响光催化效果。
图1为本发明刻蚀有微流道的硅圆片和Pyrex7740玻璃圆片键合后横截面示意2为本发明玻璃微反应器热成型后横截面示意3为本发明玻璃微反应器热成型后纵向截面示意4为本发明光催化剂负载后玻璃微反应器纵向截面示意5为本发明光催化玻璃微反应器流道俯视示意图
具体实施例方式实施例1—种光催化微反应器的制备方法，包括以下步骤第一步，在硅圆片上刻蚀形成特定的硅微流槽图案，在硅微流槽两端或特定的位 置局部放置适量的高温释气剂，高温释气剂为碳酸钙或者氢化钛粉末，硅微流槽的图案根 据微反应器的图形需要来设定，第二步，将上述硅圆片与硼硅玻璃圆片在空气中或者真空中阳极键合，阳极键 合的温度为400摄氏度，电压为600伏特，真空可以是小于IPa的真空，硼硅玻璃可以是 Pyrex7740玻璃，也可以是其它硼硅玻璃，使硅圆片上的上述硅微流槽形成密封腔体，并在 空气中加热至760 0C 900 0C，例如温度可以选取为800 °C，830 °C，850 °C，880 °C，890 °C，保 温5 lOmin，时间可以选取为8分钟，9分钟，高温释气剂因受热释放出气体产生正压力使 得密封腔体对应的熔融玻璃呈圆管形，冷却形成玻璃微流道，第三步，在玻璃微流道上制备入口和出口，例如采用机械破坏去除放置高温释气 剂位置的一个或者两个玻璃流道的端部，从而获得入口和出口，去除高温释气剂的分解残 留物，第四步，将光催化剂涂覆于玻璃微流道的内管壁上，使得光催化剂，如二氧化钛能 够均勻涂布于管道壁并与管道壁粘结较好，形成热成型玻璃光催化微反应器。上述技术方案中，所述光催化剂为纳米二氧化钛粉末，例如Degussa P25(市场可 购得，德固赛degussa气相法纳米二氧化钛，含锐钛矿和金红石的质量百分数分别为80% 和20%，所述光催化剂纳米二氧化钛粉末涂覆于玻璃微流道的内管壁上的方法为将所属 纳米二氧化钛粉末置于去离子水中，超声振荡搅拌形成悬浮液，其中悬浮液中二氧化钛的 质量占悬浮液总质量的0. 05-20 %，将悬浮液浸入玻璃微流道，再晾干，然后置于高温炉内 加热到500°C 600°C烧结，从而使得二氧化钛粉末涂覆于管壁上，重复上述过程3-8次。可 在第三步后除去衬底硅，将得到的玻璃微流道与另一玻璃圆片进行键合，得到全玻璃流道。 高温释气剂为碳酸钙粉末。高温释气剂为氢化钛，可将氢化钛在400摄氏度下空气中进行 预处理，处理时间为5-24小时，使得氢化钛在低温下分解量很少，从而避免在升温过程中 因腔内气压过高导致玻璃碎裂。所述Si圆片上浅槽的微加工工艺为湿法腐蚀工艺。所述的 Si圆片与Pyrex7740玻璃表面键合工艺为阳极键合，工艺条件为温度400°C，电压600V。 第四步中的加热温度为840°C 850°C。第四步中所述热退火的工艺条件为退火温度范 围在510°C 560°C中，退火保温时间为30min，然后缓慢风冷至常温。第二步中硅圆片与 Pyrex7740玻璃圆片按照阳极键合的工艺要求进行必要的清洗和抛光。第一步刻蚀的浅槽 的深度为50-100微米。将所得到的圆片级的球形玻璃微腔阵列与带有MEMS器件的硅圆片 对准，用阳极键合工艺进行键合，封装MEMS器件，工艺条件为温度400°C，电压600V。所述德固赛degussa气相法纳米二氧化钛，锐钛型与金红石型之比约为80 20。其物理化学数据BET表面积(m2/g) 50 士 15 原生粒径21nm压实密度(近似值)g/1 130干燥失重(105°C1.5灼烧失重(1000°C2h)wt%^ 2. OPH 值(wt% ) 3. 5-4. 5Τ 02 含量(wt% )彡 99. 5实施例2
一种光催化微反应器的制备方法，包括以下步骤第一步，利用Si微加工工艺在Si圆片(譬如4英寸圆片)上刻蚀微流道浅槽，所 用硅片可以是标准厚度的硅片，譬如500微米厚的硅片，所述浅槽的深度为10-200微米，例 如为15微米，30微米，40微米，60微米，95微米，132微米，150微米，180微米，深宽比通常 小于2，例如可以选取为1. 5，1,0. 8,0. 5,0. 2,0. 1,0. 05，0. 02，所述Si圆片上图案结构的微 加工工艺为湿法腐蚀工艺、或者干法感应耦合等离子体(ICP)刻蚀工艺、反应离子刻蚀中 的一种，优选湿法腐蚀工艺，例如用TMAH溶液腐蚀，该图案可以是条形或蛇形，根据需要调 节。第二步，在微流道浅槽两端或适当的位置中放置适量的高温释气剂，高温释气剂 的用量根据微槽的尺寸计算其体积，再计算预计玻璃微腔的体积，再根据高温释气剂的释 气量计算高温释气剂的用量，高温释气剂是指释气温度高于500摄氏度的释气剂，受热时 放出气体，例如碳酸钙(可以用粒度较小的化学纯(质量百分比浓度为99%)碳酸钙)、碳 酸镁、碳酸锶、氢化钛、氢化锆等中的一种。第三步，将上述Si圆片与PyreX7740玻璃圆片(一种硼硅玻璃的品牌，美国康 宁-corning公司生产，市场可购得，通常已经经过抛光，其尺寸与Si圆片相同)空气或 者真空中进行阳极键合，真空键合可以在小于IPa的气氛下进行键合，譬如压力为0. 5Pa, 0. 2Pa，0. lPa，0. 05Pa，0. 01Pa，0. OOlPa，使Pyrex7740玻璃上的上述浅槽形成密封腔体，键 合表面在键合前应该保持高度清洁和极小的表面粗糙度，以满足常规键合的要求，按照阳 极键合或其他键合的工艺要求进行常规清洗和抛光，第四步，将上述键合好的圆片在一个大气压下加热至810°C 890°C，在该温度下 保温 5 lOmin，例如温度可以选取为 820°C，830°C，840°C，845°C，850°C，855°C，860°C， 870°C，880°C，890°C，保温 5 lOmin，时间可以选取为5. 5min，6. 5min，6. 0min，7. Omin, 8. Omin, 8. 5min, 9. Omin,腔内高温释气剂释放出气体，使得内外产生压力差而使软化后的 玻璃形成半球形玻璃微流道，冷却到常温，如20-25°C，譬如为22°C，将上述圆片在常压下 退火消除应力，该常压是指一个大气压。第五步，利用划片机将微流道两端放置高温释气计的区域划去，形成流体的入口 和出口端。第六步，将Degussa P25 二氧化钛置入去离子水中，超声振荡，搅拌，调节PH至5. 5 左右，将玻璃微流道置于浊液(二氧化钛占0. 05,0. 1，1. 5,9,17wt% )中浸泡，对于流道过 细的微流道，利用注射器泵注入Degussa P25 二氧化钛浊液。第七步，将玻璃微流道自然晾干，然后置于高温炉内加热到500°C 600°C烧结， 快速冷却，利用去离子水冲刷微流道，去除表面没烧结的二氧化钛，重复浸泡和烧结至表面 负载接近均勻为止。上述技术方案中，所述的Si圆片与Pyrex7740玻璃表面键合工艺为阳极键合，工 艺条件为温度400°C，电压600V。第三步中的加热温度为840°C 850°C可获得更好的效 果，因为在这个范围内玻璃黏度适中，有利于成型。第三步中所述热退火的工艺条件为退 火温度范围在510°C 560°C中，退火温度可以选取为520 V，530 V，540 V，550 V，退火保 温时间为30min，然后缓慢风冷至常温(譬如25°C)。第二步中硅圆片与Pyrex7740玻璃圆 片按照阳极键合的工艺要求进行必要的清洗和抛光。上述技术方案中，高温释气剂优选为碳酸钙。高温释气剂也可优选为经过预处理的氢化钛，将氢化钛在400摄氏度下空气中进 行预处理，处理时间为5-24小时。所述Si圆片上浅槽的微加工工艺为湿法腐蚀工艺。所 述的Si圆片与Pyrex7740玻璃表面键合工艺为阳极键合，工艺条件为温度400°C，电压 600V。第一步刻蚀的微流道浅槽的深度优选为50-100微米，例如75微米，85微米，90微米， 在这个深度下，高温释气剂容易放置，又不至于因接触玻璃产生污染。负载光催化剂的厚度 与浊液中二氧化钛所占的比例有关，与烧结次数无关，烧结次数只影响负载均勻性。实施例3一种光催化微反应器的制备方法，包括以下步骤第一步，利用Si微加工工艺在4英寸Si圆片上刻蚀微流道浅槽，所用硅片可以是 标准厚度的硅片，厚度为500微米，所述浅槽的深度为60微米，微流道槽为口径为2毫米的 条形槽，槽长3厘米，所述Si圆片上图案结构的微加工工艺为湿法腐蚀工艺，所用的腐蚀液 为TMAH溶液，浓度为10%，温度为80摄氏度，第二步，在浅槽中放置化学纯碳酸钙粉末，粉末粒径5微米，质量为30微克，第三步，将上述Si圆片与PyreX7740玻璃圆片(一种硼硅玻璃的品牌，美国康 宁-corning公司生产，市场可购得，通常已经经过抛光，其尺寸与Si圆片相同)在0. 5Pa 下阳极键合，使Pyrex7740玻璃上的上述浅槽形成密封腔体，键合表面在键合前应该保持 高度清洁和极小的表面粗糙度，以满足常规键合的要求，按照阳极键合或其他键合的工艺 要求进行常规清洗和抛光，所述的阳极键合工艺条件为温度400°C，电压600V。第四步，将上述键合好的圆片在一个大气压下加热至850°C，在该温度下保温 lOmin，腔内外压力差使软化后的玻璃形成与上述微腔图案结构相应的结构，冷却到常温 25°C，得到微流道，常压(一个大气压)下退火消除应力，该常压是指一个大气压。第五步，利用划片机将微流道两端放置高温释气计的区域划去，形成流体的入口 和出口端。第六步，将3g Degussa P25 二氧化钛置入20ml去离子水中，超声振荡，搅拌，加入 少量盐酸，调节PH至5. 5左右，将玻璃微流道置于浊液中浸泡，对于流道过细的微流道，如 直径小于50微米的微流道，利用注射器泵注入Degussa P25 二氧化钛浊液。第七步，将玻璃微流道自然晾干，然后置于高温炉内加热到500°C 600°C烧结， 快速冷却，利用去离子水冲刷微流道，去除表面没烧结的二氧化钛，重复浸泡和烧结至表面 负载接近均勻为止。重复烧结2 3次第四步中所述热退火的工艺条件为退火温度范围在510°C 560°C中，退火温度 可以选取为520°C，530°C，54(rC，55(rC，退火保温时间为30min，然后缓慢风冷至常温(譬 如 25 0C )。实施例4一种光催化微反应器的制备方法，包括以下步骤第一步，利用Si微加工工艺在4英寸Si圆片上刻蚀微流道浅槽，所用硅片可以是 标准厚度的硅片，厚度为500微米，所述浅槽的深度为100微米，微槽为口径为1毫米的条 形槽，槽长2厘米，所述Si圆片上图案结构的微加工工艺为湿法腐蚀工艺，所用的腐蚀液为 TMAH溶液，浓度为10%，温度为80摄氏度，第二步，在浅槽中放置氢化钛，粉末粒径5微米， 质量为25微克，高温释气剂也可优选为经过预处理的氢化钛，将氢化钛在400摄氏度下空气中进行预处理，处理时间为24小时。第三步，将上述Si圆片与Pyrex7740玻璃圆片(一种硼硅玻璃的品牌，美国康宁-corning公司生产，市场可购得，通常已经经过抛光，其尺寸与 Si圆片相同)在空气下阳极键合，使Pyrex7740玻璃上的上述浅槽形成密封腔体，键合表 面在键合前应该保持高度清洁和极小的表面粗糙度，以满足常规键合的要求，按照阳极键 合或其他键合的工艺要求进行常规清洗和抛光，所述的阳极键合工艺条件为温度400°C， 电压600V。第四步，将上述键合好的圆片在一个大气压下加热至850°C，在该温度下保温 4min，腔内外压力差使软化后的玻璃形成与上述微腔图案结构相应结构，冷却到常温25°C， 将上述圆片在常压(一个大气压)下退火消除应力，该常压是指一个大气压，得到玻璃微流 道。第五步，利用划片机将微流道两端放置高温释气计的区域划去，形成流体的入口和出口 端。第六步，将IgDegussa P25 二氧化钛置入20ml去离子水中，超声振荡，搅拌，加入少量 盐酸，调节PH至5. 5左右，将玻璃微流道置于浊液中浸泡，对于流道过细的微流道，如直径 小于50微米的微流道，利用注射器泵注入Degussa P25 二氧化钛浊液。第七步，将玻璃微流道自然晾干，然后置于高温炉内加热到500°C 600°C烧结， 快速冷却，利用去离子水冲刷微流道，去除表面没烧结的二氧化钛，重复浸泡和烧结至表面 负载接近均勻为止。重复烧结1 2次第四步中所述热退火的工艺条件为退火温度范围在510°C 560°C中，退火温度 为550°C，退火保温时间为30min，然后缓慢风冷至25°C。
权利要求
一种光催化微反应器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤第一步，在硅圆片(1)上刻蚀形成特定的硅微流槽图案，在硅微流槽两端或特定的位置局部放置适量的高温释气剂(3)，第二步，将上述硅圆片(1)与硼硅玻璃圆片(2)在空气中或者真空中阳极键合，使硅圆片上的上述硅微流槽形成密封腔体(4)，并在空气中加热至760℃～900℃，保温5～10min，高温释气剂因受热释放出气体产生正压力使得密封腔体(4)对应的熔融玻璃呈圆管形，冷却形成玻璃微流道(5)，第三步，在玻璃微流道(5)上制备入口和出口，去除高温释气剂的分解残留物，第四步，将光催化剂涂覆于玻璃微流道的内管壁上，形成热成型玻璃光催化微反应器。
2.根据权利要求1所述的光催化微反应器的制备方法，其特征在于，所述光催化剂为 纳米二氧化钛粉末，含锐钛矿和金红石的质量百分数分别为80%和20%，所述光催化剂二 氧化钛涂覆于玻璃微流道的内管壁上的方法为将二氧化钛粉末置于去离子水中，超声振 荡搅拌形成悬浮液，其中悬浮液中二氧化钛的质量占悬浮液总质量的0. 05-20%，将悬浮液 浸入玻璃微流道，再晾干，然后置于高温炉内加热到50(TC 60(TC烧结，从而使得纳米二 氧化钛粉末涂覆于管壁上，重复上述过程3-8次。
3.根据权利要求1所述的光催化微反应器的制备方法，其特征在于，所述硼硅玻璃为 Pyrex7740 玻璃。
4.根据权利要求1所述的光催化微反应器的制备方法，其特征在于，在第三步后除去 衬底硅，将得到的玻璃微流道(5)与另一玻璃圆片进行键合，得到全玻璃流道。
5.根据权利要求1所述的光催化微反应器的制备方法，其特征在于高温释气剂为碳酸 钙粉末。
6.根据权利要求1所述的光催化微反应器的制备方法，其特征在于高温释气剂为氢化 钛，将氢化钛在400摄氏度下空气中进行预处理，处理时间为5-24小时。
7.根据权利要求1所述的光催化微反应器的制备方法，其特征在于所述Si圆片上浅槽 的微加工工艺为湿法腐蚀工艺。
8.根据权利要求1或3所述的光催化微反应器的制备方法，其特征在于所述的Si圆片 与硼硅玻璃的键合工艺为阳极键合，工艺条件为温度400°C，电压600V。
9.根据权利要求1所述的光催化微反应器的制备方法，其特征在于第四步中所述热退 火的工艺条件为退火温度范围在510°C 560°C中，退火保温时间为30min，然后缓慢风冷 至吊ilm ο
10.根据权利要求ι所述的光催化微反应器的制备方法，其特征在于第二步中硅圆片 与Pyrex7740玻璃圆片按照阳极键合的工艺要求进行必要的清洗和抛光。
11.根据权利要求1所述的光催化微反应器的制备方法，其特征在于第一步刻蚀的浅 槽的深度为50-100微米。
12.根据权利要求1所述的光催化微反应器的制备方法，其特征在于将所得到的圆片 级的球形玻璃微腔阵列与带有MEMS器件(5)的硅圆片对准，用阳极键合工艺进行键合，封 装MEMS器件，工艺条件为温度400°C，电压600V。
全文摘要
本发明公开一种光催化微反应器的制备方法，在硅圆片上刻蚀形成特定的硅微流槽图案，在硅微流槽两端或特定的位置局部放置适量的高温释气剂，将上述硅圆片与玻璃圆片在空气中或者真空中阳极键合，使硅圆片上的上述硅微流槽形成密封腔体，并在空气中加热至760℃～900℃，保温5～10min，高温释气剂因受热释放出气体产生正压力使得密封腔体对应的熔融玻璃呈圆管形，冷却形成玻璃微流道，在玻璃微流道上制备入口和出口，去除高温释气剂的分解残留物，将光催化剂涂覆于玻璃微流道的内管壁上，形成热成型玻璃光催化微反应器。本发明采用圆柱形的玻璃微流道作为反应器的壳体提供了较大的比表面积，成本低廉、光催化反应效率高。
文档编号B01J19/12GK101804315SQ20101014841
公开日2010年8月18日 申请日期2010年4月16日 优先权日2010年4月16日
发明者尚金堂, 张迪, 徐超, 陈波寅 申请人:东南大学