微反應(yīng)器技術(shù)及其研究進(jìn)展

吳 迪 ，高朋召 ,

(1. 湖南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長沙 410082；2. 湖南大學(xué)噴射沉積技術(shù)及應(yīng)用湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410082)

0 引 言

近年來，資源的日趨緊張和經(jīng)濟(jì)發(fā)展所帶來的環(huán)境問題日益突出，精細(xì)化工企業(yè)面臨節(jié)能減排、綠色發(fā)展及逐步實現(xiàn)自動化生產(chǎn)的要求，故而選擇科學(xué)的化學(xué)反應(yīng)路線，探索新的綠色適用技術(shù)是實現(xiàn)上述要求的主要途徑之一[1]。傳統(tǒng)化工技術(shù)生產(chǎn)成本高，產(chǎn)率低，能源資源消耗大，且安全隱患潛在。微反應(yīng)技術(shù)在能源消耗、生產(chǎn)效率、自動化程度、反應(yīng)的可靠性、安全性、過程可控性以及產(chǎn)物的選擇性等方面均顯示出獨特的優(yōu)勢，受到了精細(xì)化工和材料領(lǐng)域研究者的高度關(guān)注[2]。

1 微反應(yīng)器簡介

微反應(yīng)技術(shù)，即在化學(xué)反應(yīng)過程中，采用微反應(yīng)器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的反應(yīng)器進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的工藝技術(shù)[3-4]。微反應(yīng)器包括微換熱器、微混合器以及微控制器，也稱為微通道反應(yīng)器[5]，它是一種利用微加工技術(shù)和精密加工技術(shù)制造的具有微結(jié)構(gòu)的管道式微型反應(yīng)器，幾何尺寸在10 μm到3 mm范圍內(nèi)，以替代宏觀的玻璃器皿如燒瓶、試管等及其它傳統(tǒng)間歇式反應(yīng)器。微反應(yīng)器中最關(guān)鍵的部分是一系列有序的三維結(jié)構(gòu)的微通道，其反應(yīng)體積從幾nL到幾μL，長度通常在幾厘米左右，有利于實現(xiàn)反應(yīng)物在微通道內(nèi)快速連續(xù)流動[5-7]。

2 微反應(yīng)器的分類

微反應(yīng)器有多種分類方式[8]，根據(jù)混合方式，可分為主動式和被動式兩類。其中，主動式整個過程都需要外界提供能量，如磁力攪拌型和電場促進(jìn)型微反應(yīng)器等；被動式依賴于分子擴(kuò)散和混沌運動提供的質(zhì)量傳輸現(xiàn)象，如混沌平流微混合器、T/Y型微混合器等；按操作模式分為間歇式和連續(xù)式微反應(yīng)器；按反應(yīng)物相態(tài)分液液微反應(yīng)器、氣液微反應(yīng)器、氣液固微反應(yīng)器等[8-10]。常見的微通道反應(yīng)器有六種類型[11](見圖1)。

圖1 不同類型微通道反應(yīng)器[8]Fig.1 Different types of micro channel reactors

按照材質(zhì)，可分為陶瓷基、金屬基和高分子基微反應(yīng)器等[12]。微反應(yīng)器材質(zhì)的選擇很大程度上取決于其應(yīng)用需要，主要包括操作條件(壓力和溫度等)、混合物的物理性質(zhì)(pH、粘度等)、成本、批量生產(chǎn)能力和制造難易程度等[13]。目前應(yīng)用較為廣泛的主要有玻璃、硅、金屬、鋼材和聚合物等[14]。玻璃因具有良好的化學(xué)耐受性，優(yōu)異的透明度、成熟的制造工藝而受到微反應(yīng)技術(shù)研究者的歡迎[15-16]。

而借助集成半導(dǎo)體芯片的生產(chǎn)方法，硅材料較易實現(xiàn)微反應(yīng)器有序通道和三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，加之硅材料所具有的高化學(xué)惰性、較高的傳熱能力(相對于玻璃)，而且硅基微傳感器易被植入微反應(yīng)器中，以便對反應(yīng)過程實現(xiàn)實時監(jiān)測[17]，故硅基微反應(yīng)器也得到了較為廣泛的應(yīng)用。然而，由于玻璃和脆性很高，一旦表面存在細(xì)微的破損和裂紋等缺陷，在機(jī)械載荷作用下裂紋末端會出現(xiàn)應(yīng)力集中，易導(dǎo)致制品發(fā)生脆性斷裂。這對陶瓷基微反應(yīng)器的實際應(yīng)用產(chǎn)生了一定的阻礙[18]。

相對于陶瓷，金屬材料的延展性使其在外加載荷下表現(xiàn)出一定的塑性變形，導(dǎo)致缺陷位置產(chǎn)生的應(yīng)力集中，不會出現(xiàn)致命的脆性斷裂，故而金屬基微反應(yīng)器的研究也受到很多關(guān)注[19-20]。不銹鋼是當(dāng)前金屬微反應(yīng)器的首選材料，不銹鋼微反應(yīng)器的體積通常大于硅基和玻璃基微反應(yīng)器，以滿足于企業(yè)中試和工業(yè)化生產(chǎn)的需求。這類微反應(yīng)器的加工技術(shù)主要有機(jī)械加工、蝕刻技術(shù)、選擇性激光熔化和金屬成型，通過不斷調(diào)整和改進(jìn)技術(shù)，可以使產(chǎn)品達(dá)到所需尺寸的精度以及理想的表面質(zhì)量。目前商用系統(tǒng)有CYTOS實驗室系統(tǒng)，內(nèi)部體積為1.1 mL和0.1 mL，以及模塊化微反應(yīng)器系統(tǒng)設(shè)計的埃爾菲爾德米克羅技術(shù)[18]；IMM公司提供了多種不沾污鋼材微反應(yīng)系統(tǒng)，包括微混合器、熱交換器和多相反應(yīng)器[21]。

聚合物基微反應(yīng)器較前三者材料來說，制備成本相對低廉，易于實現(xiàn)生產(chǎn)，且通過一定的成型技術(shù)如注射成型、熱壓成型等得到的產(chǎn)品不會溶于反應(yīng)體系中的有機(jī)溶劑，但其機(jī)械性能不高，熱傳導(dǎo)效率和熱穩(wěn)定性差，無法用于高放熱和外加熱反應(yīng)，主要用于常溫常壓下的反應(yīng)領(lǐng)域[22-23]。

3 微反應(yīng)器的性能

微反應(yīng)器因其獨特的微結(jié)構(gòu)，在混合效率和換熱效率、放大過程、集成化和連續(xù)化、反應(yīng)時間控制以及安全性方面表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，這些都是提高目標(biāo)產(chǎn)物的收率、選擇性和質(zhì)量的關(guān)鍵因素[24]。

3.1 極高的混合效率和換熱效率

微反應(yīng)器特殊的幾何結(jié)構(gòu)保證了流體在其中進(jìn)行單向流動，通道內(nèi)部的雷諾系數(shù)較低，主要是層流擴(kuò)散影響混合效果[25]，局部也會有二次流混合形成[26]，傳輸現(xiàn)象主要是通過擴(kuò)散完成。由Fick(菲克)擴(kuò)散定律[27]:

擴(kuò)散時間t的定義為分子通過擴(kuò)散工藝移動距離x所需時間，即:

由上式可知，如果將反應(yīng)從直徑為數(shù)十厘米的燒瓶改換到微米級別的微反應(yīng)器通道內(nèi)進(jìn)行，反應(yīng)耗時可大幅降低，混合效率大幅提高，傳質(zhì)傳熱的驅(qū)動力也隨之增加，這些均有利于化學(xué)反應(yīng)的高效進(jìn)行。由于管內(nèi)層流流動換熱中，對流換熱系數(shù)與通道直徑成反比，使得微反應(yīng)器內(nèi)液相傳熱系數(shù)比常規(guī)換熱設(shè)備高一個數(shù)量級以上[28-29]。同時，狹窄的微通道提供了微型的反應(yīng)空間和超大的比表面積，進(jìn)一步加強(qiáng)了傳質(zhì)傳熱，保證了整個反應(yīng)過程幾乎在等溫條件下完成，有效避免了局部過熱現(xiàn)象，能大幅提升產(chǎn)物純度，這對于精細(xì)化工品生產(chǎn)和新材料的合成具有重要意義。另一方面，超大的比表面積也為通道內(nèi)表面催化劑的負(fù)載提供了有利條件。在合成溴丁基橡膠時，溴化過程中的取代產(chǎn)物主要有兩種(BIIR-1、BIIR-2)，為了提高產(chǎn)品的純度，停留時間和混合效率必須提升， Xie Pei等[30]以改進(jìn)的T型微反應(yīng)器為反應(yīng)平臺，開發(fā)了一種高效強(qiáng)化工藝，使得反應(yīng)停留時間可縮短到1 min以下，成功地實現(xiàn)了BIIR-1 95%以上的高選擇性，反應(yīng)物的利用率和反應(yīng)效率均有大幅提升。卜櫓軒課題組[31]以溶解在壬烷中的萘、濃H2SO4和氣體SO3為原料，在微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中研究了萘的連續(xù)化磺化過程，通過對比發(fā)現(xiàn)，微反應(yīng)器反應(yīng)時間在18 min時產(chǎn)率已經(jīng)高達(dá)99%，而傳統(tǒng)工藝反應(yīng)時間在13-14 h時，產(chǎn)率僅為76%。

3.2 高效的放大過程

作為單獨反應(yīng)系統(tǒng)的微反應(yīng)器，可以通過簡單的平行疊加來實現(xiàn)算術(shù)上的數(shù)量放大，進(jìn)而得到可觀的產(chǎn)量，避免傳統(tǒng)精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)化過程中，實驗室的研究結(jié)果與大型生產(chǎn)裝置結(jié)果存在的嚴(yán)重“放大效應(yīng)”。Toray公司利用微混合器和微換熱器組成的微流系統(tǒng)對進(jìn)行格氏交換反應(yīng)，相比于單通道反應(yīng)器，產(chǎn)率、停留時間等相關(guān)工藝參數(shù)是類似的，經(jīng)過24 h連續(xù)化操作后，五氟苯的產(chǎn)率達(dá)到了92%，可得14.7 kg的產(chǎn)品，每年的產(chǎn)能高達(dá)5 t，僅通過增加了4組相同規(guī)模的微反應(yīng)系統(tǒng)就可替代一個103傳統(tǒng)反應(yīng)裝置所能實現(xiàn)的工業(yè)化產(chǎn)值，投資成本大幅減少，節(jié)省了空間，這對實際工業(yè)化生產(chǎn)來說具有重大價值[32]。

3.3 高度集成化和連續(xù)化操作

在化工合成中，往往需要對反應(yīng)全程做實時分析。通過微加工技術(shù)，將微混合器、分離器、熱交換器、加熱器、冷卻器等微型裝置整合到單一芯片上，制成微反應(yīng)系統(tǒng)，能實現(xiàn)高度集成化和連續(xù)化操作[33]。同時該系統(tǒng)為呈模塊結(jié)構(gòu)的并行系統(tǒng)，通過應(yīng)用分散的信息源就可對反應(yīng)進(jìn)行更方便的監(jiān)控，同時還具有便攜性好等優(yōu)點[34]。

3.4 精確控制反應(yīng)時間

傳統(tǒng)化學(xué)反應(yīng)中，往往采用逐漸滴加反應(yīng)物以防止反應(yīng)過于劇烈，造成部分先加入的反應(yīng)物在反應(yīng)器內(nèi)停留時間過長。而對于多數(shù)反應(yīng)，在反應(yīng)條件下，反應(yīng)物、中間過渡態(tài)產(chǎn)物及終產(chǎn)物停留時間過長均會導(dǎo)致局部熱點嚴(yán)重，大量產(chǎn)生副產(chǎn)物[35]。微反應(yīng)器技術(shù)是微管道中的連續(xù)流動反應(yīng)，反應(yīng)物停留時間一般由微通道長度決定，通過對微通道長度的設(shè)計可精確控制物料在反應(yīng)條件下的停留時間，最優(yōu)反應(yīng)時間一旦達(dá)到可停止反應(yīng)或進(jìn)行下一步，能有效消除因反應(yīng)時間長而產(chǎn)生的副產(chǎn)物，大幅提升產(chǎn)物的純度[35-36]。

3.5 安全性、可靠性高

化工技術(shù)的發(fā)展對其生產(chǎn)安全性要求越來越高。微反應(yīng)器因其超大的比表面積而具有高效的換熱效率，尤其是在部分大量放熱的反應(yīng)過程中，能夠在較短時間內(nèi)迅速移除反應(yīng)產(chǎn)熱，從而保證溫度維持在設(shè)定范圍之內(nèi)，最大程度上減少了事故發(fā)生的可能性。同時，微反應(yīng)器中反應(yīng)試劑的量處于微量級別，即使生產(chǎn)有毒物質(zhì)也能將反應(yīng)過程控制在安全范圍之內(nèi)，進(jìn)一步降低了危險出現(xiàn)的可能[37]。

3.6 反應(yīng)過程環(huán)保

傳統(tǒng)化工生產(chǎn)上依賴于大型反應(yīng)設(shè)備，對原料和能源消耗大，產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率收率上不及微反應(yīng)器，且安全隱患相對較多。微反應(yīng)器技術(shù)因為提高了產(chǎn)品的收率，減少了副產(chǎn)物的產(chǎn)生，降低了能耗且減少了輔助物質(zhì)(比如保護(hù)基團(tuán))的使用等，能有效減少研究和生產(chǎn)中有害物質(zhì)的排放，實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展[38]。

4 微反應(yīng)器混合機(jī)理

以液相反應(yīng)物為例，傳統(tǒng)管道內(nèi)的混合過程主要依賴于層流和湍流，常規(guī)尺度下的流體混合如圖2(a)所示，隨著通道尺寸的減小，混合主要趨向于層流，如圖2(c)所示。不同的流動狀態(tài)主要由通道的幾何尺寸、比表面積以及反應(yīng)物本身的性質(zhì)決定。由雷諾系數(shù)Re表達(dá)式:

式中，ρ為流體的密度；v為通道內(nèi)流體的流速，d為通道的內(nèi)徑；μ為流體動力黏度。

由式(3)可知，雷諾系數(shù)會隨著微反應(yīng)器的通道尺寸減小而降低。O.Reynolds通過大量實驗得出，雷諾系數(shù)為2000時可作為流動狀態(tài)的判據(jù)，當(dāng)Re小于2000時，流體處于層流態(tài)；Re超過此臨界值時，流體運動模式向湍流態(tài)過渡[39]。

圖2 不同尺寸通道中流體混合示意圖Fig.2 Schematic diagram of fluid mixing in channels of different sizes

微反應(yīng)器在幾何尺寸上表現(xiàn)出微通道較短的物理特征，因此具有較低的雷諾系數(shù)，主要傳質(zhì)方式是借助于組分瞬間的分子擴(kuò)散，故混合方式主要以層流為主。根據(jù)對流擴(kuò)散方程，促進(jìn)微通道內(nèi)的不同流體組分的混合可以通過增強(qiáng)擴(kuò)散和加強(qiáng)對流來實現(xiàn)，受微通道內(nèi)流速限制，通過加強(qiáng)對流來提升混合效果幾乎無法完成，故只能采取增強(qiáng)擴(kuò)散的措施[40]。有時根據(jù)需要通過微通道復(fù)雜的幾何構(gòu)造使流體在微通道內(nèi)出現(xiàn)層流剪切，產(chǎn)生二次流，導(dǎo)致流體的流動截面在不同流向上發(fā)生相對運動，出現(xiàn)扭曲或者變形，待混合流體間的界面面積得到增加，層流的厚度得以減?。涣硪环矫?，流體形狀的改變會產(chǎn)生延伸效應(yīng)，若同時流體在外場作用下提高流速，延伸效應(yīng)會進(jìn)一步增強(qiáng)，流體的厚度會迅速減小，由公式(1)、(2)可知，反應(yīng)物分子需要擴(kuò)散距離相應(yīng)降低，反應(yīng)時間進(jìn)一步縮短，混合效果得到強(qiáng)化[41]。此外，微反應(yīng)器在加工時，特意設(shè)計內(nèi)肋型障礙物等以引起湍流混合的或通過一系列或主動或被動的技術(shù)來提升混合效果，強(qiáng)化反應(yīng)過程[42-43]。

5 微反應(yīng)器的應(yīng)用

近年來，微技術(shù)的迅速發(fā)展導(dǎo)致了許多微器件的出現(xiàn)，微反應(yīng)器作為微技術(shù)主要代表，由于其高效的微混合性能和極短的傳輸時間，在精細(xì)化學(xué)品合成、納米和多孔材料的制備等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[44]。

5.1 精細(xì)化學(xué)品合成

精細(xì)化工生產(chǎn)過程中，與傳統(tǒng)燒瓶等反應(yīng)容器相比，微反應(yīng)器在產(chǎn)率、反應(yīng)速率以及選擇性上有著明顯的優(yōu)勢。周峰[45]報道了基于Radziszewski反應(yīng)，利用圖3所示連續(xù)流微反應(yīng)器系統(tǒng)，以醋酸銨為氨源在微反應(yīng)器中連續(xù)高效合成咪唑，通過對合成過程工藝參數(shù)的研究，反應(yīng)溫度在140 ℃，停留時間為159.4 s時，產(chǎn)物收率可高達(dá)81.6 %，而傳統(tǒng)釜式反應(yīng)器以硫酸銨為氨源、85-95 ℃下反應(yīng)80 min，咪唑收率僅為69 %。相比于傳統(tǒng)工藝過程，該工藝路線大幅縮短了反應(yīng)時間，顯著提升了過程效率，同時實現(xiàn)了過程的連續(xù)化操作。

Babak Aghel等[46]以甲醇和豆油為主要原料，結(jié)合催化劑在裝有注射器泵、微反應(yīng)器和水浴的連續(xù)反應(yīng)器中進(jìn)行了酯交換反應(yīng)，成功制備了生物柴油，停留時間僅4 min，產(chǎn)率達(dá)到96.7%；傳統(tǒng)攪拌式反應(yīng)器要達(dá)到此效率需要的停留時間為480 min[47]，可見微反應(yīng)器在生物柴油在制備過程中發(fā)揮出了優(yōu)異性能。

5.2 納米顆粒的制備

目前，納米顆粒主要在圓底燒瓶和燒杯等傳統(tǒng)間歇式反應(yīng)器中合成，該路線操作便捷，但由于納米顆粒的尺寸和形貌對溫度較敏感，傳統(tǒng)反應(yīng)器傳熱傳質(zhì)效率差，較難保證整個反應(yīng)過程在恒溫環(huán)境下進(jìn)行，這就使得合成的納米顆粒尺寸分布較寬，形貌變化較大[48]。

圖3 連續(xù)流微反應(yīng)器系統(tǒng)Fig.3 Schematic overview of continuous-flow microreactor system

Qi-An Wang等[49]在管式微通道反應(yīng)器(MTMCR)中成功地制備了平均粒徑為37 nm的硫酸鋇納米粒子(微孔管式微反應(yīng)器的照片如圖4所示)。同時發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)物BaCl2和Na2SO4的流速對納米顆粒的尺寸與形貌有一定影響，實驗中不同流速粒徑主要分布在30-60 nm的范圍內(nèi)(見圖5所示)。這說明微反應(yīng)器所提供的反應(yīng)環(huán)境有利于體系的均勻成核，連續(xù)化的操作條件下制備的納米顆粒分布較窄，單分散性好。這為制備一定尺寸的納米級顆粒提供了一定的借鑒。

5.3 制備多級結(jié)構(gòu)材料

沸石類多級結(jié)構(gòu)材料具有尺寸規(guī)整的通道、獨特的骨架結(jié)構(gòu)和高比表面積，在洗滌劑、吸附催化及離子交換等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[50-51]。傳統(tǒng)生產(chǎn)過程因技術(shù)限制很難做到連續(xù)化，且存在能耗高等問題[52]。目前利用微反應(yīng)技術(shù)制備多級結(jié)構(gòu)的方法，主要有液滴界面反應(yīng)、液滴技術(shù)結(jié)合法、微流體紡絲法以及兩相微界面萃取法[53]。Liang Yu等[54]提出了一種以SiO2和Al2O3溶液為原料，在雙液相分段微流控裝置中連續(xù)合成A型沸石的新方法，并且通過改變SiO2與Al2O3溶液的流速比，可以將產(chǎn)物的粒徑控制在0.9-1.5 μm范圍內(nèi)，且能很容易地調(diào)節(jié)凝膠合成溶液的組成，減小水凝膠段的尺寸，強(qiáng)化傳熱傳質(zhì)速率和加快晶化速率，從而獲得較高的結(jié)晶產(chǎn)物。此外，通過延長反應(yīng)時間，α沸石將轉(zhuǎn)化為SOD，可成功制得FAU型沸石。

圖4 微孔管式微反應(yīng)器Fig.4 Photographs of microporous tube-in-tube microreactor

圖5 不同BaCl2和Na2SO4溶液中所得BaSO4納米顆粒的FE-SEM圖像：(a) 0.57 L·min-1和2 L·min-1；(b)1.71 L·min-1和6 L·min-1；(c) 2 L·min-1和7 L·min-1 (BaCl2 : 0.35 mol·L-1，Na2SO4 : 0.1 mol·L-1，孔徑大小 : 40 μm)Fig.5 FE-SEM images of BaSO4 nanoparticles prepared at different flow rates of BaCl2 and Na2SO4 solutions

炭微球具有高比表面積，優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，在吸附劑[55]、催化劑載體[56]、電極材料[57]等領(lǐng)域的應(yīng)用備受關(guān)注。張利雄課題組[58]將硫酸水溶液作為分散相，連續(xù)相是溶有糠醇的生物柴油，借助于具有一系列獨立微通道(寬50 μm, 深150 μm)的交叉趾型微反應(yīng)器(見圖6)，通過對生物柴油中糠醇的濃度和停留時間調(diào)節(jié)，成功制得類似高爾夫球狀的、平均尺寸為0.7-1.2 μm的炭微球(見圖7)。

圖7 反應(yīng)物濃度相同，油水兩相流速不同所得高爾夫型納米碳球的SEM圖像(a) 5 mL·h-1, (b) 10 mL·h-1; FA和H2SO4的濃度分別為5wt%和8mol·L-1Fig.7 SEM images of golf nanospheres with different reactant concentration and same oil-water flow rate

6 展 望

微反應(yīng)器在精細(xì)化工和新材料制備過程中的應(yīng)用取得了一系列進(jìn)展，但依然存在部分亟待解決的問題。

(1)如何消除微通道堵塞問題[59]。由于微反應(yīng)器的孔道直徑在微米級別，作為反應(yīng)容器時，往往存在反應(yīng)物或生成物由于尺寸問題而堵塞通道，導(dǎo)致流體流速降低，影響混合效果；同時因在微通道中停留時間過長而帶來不良產(chǎn)物難以清除，影響反應(yīng)總體質(zhì)量。為此，Kano等[60]開發(fā)了從溫度變化的輸出信號中識別堆疊微反應(yīng)器中的阻塞的方法，Tonomurac等[61]研究了并行化微反應(yīng)器的有效操作和控制方法，即使發(fā)生堵塞，仍能使其流量保持在期望值。但是，一系列措施并沒有使得堵塞問題得到根本解決，這就大大限制了微反應(yīng)器應(yīng)用技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。

(2)探索實現(xiàn)工業(yè)化的最有效途徑。盡管微反應(yīng)器幾乎沒有放大效應(yīng)，可以實現(xiàn)快速放大，對于小范圍內(nèi)生產(chǎn)如在實驗室環(huán)境條件下，能夠方便快捷地得到一定量的產(chǎn)物，但工業(yè)化實施過程相對復(fù)雜，具體表現(xiàn)在疊片、封裝，催化劑與反應(yīng)場所的集成及其再生和更換上，需投入的成本較高，阻礙了微反應(yīng)器工業(yè)化應(yīng)用[62]。

(3)拓寬應(yīng)用范圍。目前，僅部分反應(yīng)能夠利用微反應(yīng)器得到強(qiáng)化，故需在技術(shù)上探索其它更廣泛的適用平臺，確定更有效的可替代反應(yīng)路線。

(4)部分宏觀理論在微觀條件下并不適用，微通道反應(yīng)中相關(guān)機(jī)制的微觀理論體系需要進(jìn)一步完善。

(5)研發(fā)整合物理傳感器和分析化學(xué)技術(shù)于一體的集成化微反應(yīng)器，以便對反應(yīng)全程進(jìn)行監(jiān)測，實時采集數(shù)據(jù)信息。