ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЕ МИКРОРЕАКТОРЫ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ КОНТРОЛИРУЕМОГО СИНТЕЗА НАНОРАЗМЕРНЫХ ЧАСТИЦ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ (ОБЗОР)

Проанализированы современное состояние и перспективы микрореакторного синтеза функциональных материалов в жидкой фазе – в одно- и двухфазных потоках. Микрореакторы позволяют осуществлять тонкий контроль за размерами, составом, а также за структурой и свойствами синтезируемых частиц в процессах соосаждения. Кроме того, высококачественная гомогенизация растворов на молекулярном/ионном уровне важна и при получении металлоорганических соединений, например, в реакциях гидролиза. Полученные различными коллективами результаты дают основание рассчитывать на достаточно обширные возможности управления процессами нуклеации и роста частиц в микрореакторах посредством контроля pH, концентраций реагентов, качества микросмешения, времени пребывания в каждой из зон реактора – в зоне нуклеации, зоне роста. Продемонстрированы преимущества микрореакторного синтеза: высокое качество микросмещения в объеме 0.2–0.5 мл, что обеспечивает получение наночастиц без примесей (по составу), стехиометрическое соотношение атомов в продукте, ограничение роста агломератов за счет короткого времени пребывания (порядка нескольких миллисекунд). Переход к промышленному масштабу обусловлен довольно высокой производительностью единичного микрореактора (до 10 м³/сут по суспензии, до 200–300 кг/сут по твердой фазе). Интенсивное смещение в микрореакторах диаметром 2–4 мм и менее, обусловленное тейлоровскими вихрями, способствовало применению двухфазных микрореакторов для синтеза как органических, так и неорганических веществ. Для органических соединений, получение которых сопряжено с образованием взрывоопасных продуктов, применение микрореакторов имеет еще одно преимущество – диаметр каналов может быть принят меньше критического для данной группы веществ. Отметим, что в промышленном микрореакторе может быть задействовано несколько десятков тысяч параллельных микроканалов, т.е. название здесь обусловлено поперечным размером каналов (порядка 2–4 мм или менее), а производительность сопоставима с таковой для стандартных видов химического оборудования.