一种用于电微滴反应及产物收集的装置

本发明涉及化学合成装置领域，特别是涉及一种用于电微滴反应及产物收集的装置。

背景技术：

1、电喷雾技术在分析化学、质谱和化学反应领域得到了广泛应用，尤其是在有机合成中的微液滴反应技术中具有显著优势。这种技术通过施加高压电场使溶液形成稳定的微液滴喷雾，可以显著加速反应速率、提高反应效率。然而，传统的电喷雾反应装置在收集微滴反应产物时存在一定的局限性，例如液滴难以高效冷凝回流、未反应物浪费较多等问题。此外，对于气态反应物的引入和反应气氛的控制，目前的装置尚未提供有效的解决方案，这限制了反应的适用性和灵活性。

2、现有的电喷雾装置多用于分析检测，针对反应与产物收集功能一体化的装置尚未成熟。尤其在有机化学合成领域，如何实现高效稳定的喷雾反应，同时保证产物的回收利用和气体环境的灵活调控，成为技术研究的重点和难点。

3、需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于克服上述背景技术中存在的缺陷，提供一种用于电微滴反应及产物收集的装置。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种用于电微滴反应及产物收集的装置，包括：

4、一个气室，用于提供可控气体氛围或作为气态反应物的通道，设置有一个下端进气口和一个上端出气口，用于气体的输入和排出，以调节气室内的气体环境；

5、对电极，其中下侧的电极位于所述样品盘底部，上侧的电极位于盖板上侧，通过施加高压电压产生电势差，以使溶液带电；

6、一个样品盘，用于承载反应样品混合溶液；

7、至少一个毛细管，其底端插入所述样品盘的溶液液面以下，通过毛细管尖端形成电喷雾；

8、一个盖板，其设置在所述毛细管上方，用于冷凝电喷雾形成的液滴，并引导液滴沿盖板内表面穹顶状构造交会边缘滴回至所述样品盘。

9、进一步地：

10、所述盖板内表面的穹顶状构造的形式包括拱形或三角形等接。

11、所述盖板内表面包括多个穹顶状构造，各毛细管尖端对应于各穹顶状构造的中心。

12、所述毛细管的外径不大于1.5mm，内径不大于800μm。

13、所述毛细管的喷雾发射尖端内径不大于150μm，总长度不大于70mm。

14、所述毛细管尖端距离盖板内表面的距离不大于50mm。

15、所述毛细管的底端低于液面以下且与所述样品盘的底部不接触。

16、所述毛细管的材料选择包括石英、玻璃或金属。

17、所述电极的作用范围覆盖电喷雾的范围。

18、所述样品盘为柱状中空载液凹槽。

19、所述样品盘设计为可加热或制冷结构，以进一步调控反应温度。

20、本发明具有如下有益效果：

21、本发明提供一种用于电微滴反应及产物收集的装置，尤其适用于有机化学中的微液滴电喷雾反应系统，能够高效实现反应产物的收集和未反应组分的循环利用。本发明中，通过气室提供可控气体氛围或作为气态反应物的通道，在气室提供的可控气体环境中，于毛细管上方设置一个盖板，盖板内表面为穹顶状构造设计，冷凝形成的液滴被引导至穹顶状构造的交会边缘，并顺利滴回样品盘，这一设计显著提高电微滴反应及产物收集效率。盖板的穹顶状构造不仅优化了冷凝过程，还实现了液滴的有效引流和回流。通过这种设计，盖板内表面冷凝形成的液滴被引导至穹顶状构造的交会边缘，并顺利滴回样品盘的回流机制，确保了液滴能够重新参与反应体系，减少了对毛细管喷雾操作的干扰，并且显著提高了反应效率。进一步地，多个穹顶状构造的设计，每个毛细管尖端对应于穹顶的中心，这种布局进一步增强了冷凝和回流的效率，确保了反应的均匀性和连续性。

22、本发明实施例具有如下优点：

23、首先，通过对电极高压电场及毛细管自吸喷雾结构的设计，实现了电喷雾无泵驱动的连续性，也提高了反应均匀性。

24、其次，内表面为穹顶状构造盖板设计显著提升了冷凝效率，确保液滴快速回流至样品盘，避免液滴对喷雾的干扰。

25、第三，气室设计支持可控气体环境运行，可输入气态反应物并调节温湿度，扩展了反应的适用范围。

26、最后，通过回流系统实现未反应组分的循环参与，大幅提升反应效率并降低资源浪费。

27、整体而言，本发明通过其独特的盖板设计，不仅提升了冷凝效率和反应均匀性，还实现了未反应组分的循环利用，降低了资源浪费，从而提供了一种结构简单、稳定性高、适用范围广的高效可靠的微滴合成技术平台，显著提升了实验室及工业合成反应的效率和质量。

28、本发明适用于有机化学合成、药物研发及工业化学反应的快速、高效应用。

29、本发明实施例中的其他有益效果将在下文中进一步述及。

技术特征：

1.一种用于电微滴反应及产物收集的装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述盖板内表面的穹顶状构造的形式包括拱形或三角形等接。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述盖板内表面包括多个穹顶状构造，各毛细管尖端对应于各穹顶状构造的中心。

4.根据权利要求1至3任一项所述的装置，其特征在于，所述毛细管的外径不大于1.5mm，内径不大于800μm，所述毛细管的喷雾发射尖端内径不大于150μm，总长度不大于70mm。

5.根据权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于，所述毛细管尖端距离盖板内表面的距离不大于50mm。

6.根据权利要求1至5任一项所述的装置，其特征在于，所述毛细管的底端低于液面以下且与所述样品盘的底部不接触。

7.根据权利要求1至6任一项所述的装置，其特征在于，所述毛细管的材料选择包括石英、玻璃或金属。

8.根据权利要求1至7任一项所述的装置，其特征在于，所述电极的作用范围覆盖电喷雾的范围。

9.根据权利要求1至8任一项所述的装置，其特征在于，所述样品盘为柱状中空载液凹槽。

10.根据权利要求1至9任一项所述的装置，其特征在于，所述样品盘设计为可加热或制冷结构，以进一步调控反应温度。

技术总结
本发明提出了一种用于电微滴反应及产物收集的装置，该装置包括气室、对电极、样品盘、毛细管和盖板，其中在气室提供的可控气体环境中，毛细管尖端上方设置盖板，其内表面设计为穹顶状构造，用于冷凝电喷雾形成的液滴，并引导液滴回流至样品盘，减少对喷雾操作的干扰。这种循环回流设计使得未反应组分得以回收，通过毛细管继续进行喷雾，循环参与反应过程，从而显著提高反应效率。装置的结构简单、稳定性高，适用范围广泛，为化学合成实验及工业生产提供了一个高效可靠的微滴合成技术平台，有效提升了化学合成的效率和质量，对于扩大化学合成的应用场景具有重要意义。

技术研发人员：余泉,孙爽,傅乙桀,毛泽昊,邓文财,王晓浩
受保护的技术使用者：清华大学深圳国际研究生院
技术研发日：
技术公布日：2025/3/13