納米材料的傳統(tǒng)制備方法分為物理方法和化學(xué)方法。物理方法，如濺射法、真空沉積法、球磨法等，儀器設(shè)備昂貴，且制備的裸納米材料產(chǎn)量低、易氧化、團(tuán)聚嚴(yán)重。濕化法，如反相膠束法、聚合物模板法、高溫水解法，均是在液相中合成納米材料，材料表面一般帶有有機(jī)穩(wěn)定分子，以防止制備的納米材料團(tuán)聚和氧化。但液相合成法大多需要較高的反應(yīng)溫度(200℃)，因此限制了較多溶劑和試劑的使用，且后期還需多步純化來獲得穩(wěn)定的產(chǎn)品。同時，在合成過程中很難實(shí)現(xiàn)對反應(yīng)條件的精確控制，在制備核殼結(jié)構(gòu)、多級結(jié)構(gòu)等復(fù)雜納米材料方面仍面臨著巨大的挑戰(zhàn)。因此，發(fā)展高質(zhì)量納米材料的制備方法和制備平臺以及高效的納米分析方法具有十分重要的研究意義。

 微流控芯片技術(shù)是將化學(xué)反應(yīng)(包括進(jìn)樣、混合、反應(yīng)、分離、檢測)集成到一個微小芯片上來實(shí)現(xiàn)的一門新興科學(xué)技術(shù)，具有微型化、集成化的特點(diǎn)。與傳統(tǒng)制備方法相比，采用微流控技術(shù)制備納米材料具有粒徑形態(tài)可控、單分散性、綠色環(huán)保且低耗等優(yōu)勢。因其微米數(shù)量級的通道結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的液滴和流型操控性能、較快的傳熱傳質(zhì)速度等特點(diǎn)，微流控技術(shù)已廣泛應(yīng)用于金屬粒子、氧化硅、納米沸石、量子點(diǎn)、金屬有機(jī)骨架材料(MOF)等微納米材料的高效合成中，該技術(shù)方法具有制備時間顯著縮短、產(chǎn)品尺寸均一度好等優(yōu)點(diǎn)。同時，還能通過耦合多步合成過程制得微納復(fù)合顆粒，如CdS/ZnS核殼量子點(diǎn)、Co/Au核殼納米粒子和核殼結(jié)構(gòu)MOF微粒等，這些功能性微球因其優(yōu)良的物理化學(xué)性質(zhì)而廣泛地應(yīng)用于化學(xué)、光學(xué)、電子、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中。

金屬納米顆粒由于其自身優(yōu)異的光、電以及熱性能賦予其在電學(xué)和光學(xué)器件、介電材料、生物成像和高導(dǎo)熱流體等方面有潛在的應(yīng)用前景。目前，已有研究者于微流體反應(yīng)器中成功合成出金、銀、銅和鈀等金屬納米顆粒。

Michael Kohler等利用微流體反應(yīng)器，將NaBH4溶解在10 mmol/L NaOH中，在聚苯乙烯磺酸鈉的存在下還原硝酸銀得到了銀納米顆粒。此材料可以作為合成各向異性顆粒的晶種；在此基礎(chǔ)上，又成功合成出尺寸在30～600μm的銀納米顆粒原位嵌入的聚合物納米粒子，原位嵌入的銀納米顆粒作為之后接下來銀離子沉積的晶核，從而實(shí)現(xiàn)了具有表面增強(qiáng)拉曼光譜傳感功能的聚合物微粒的合成。Fu等利用三通道的微流控芯片，以氯代十六烷基三甲基銨(CTAC)為保護(hù)劑，NaBH4為還原劑，在室溫下合成出具有超薄折疊結(jié)構(gòu)的金納米片。通過調(diào)節(jié)流體流速，可以獲得厚度從小于1 nm到幾個納米范圍的金納米片材料，電化學(xué)檢測顯示該材料在葡萄糖氧化過程中顯示出非常高的活性；在此基礎(chǔ)上，該課題組利用簡易Y型反應(yīng)器，在炭黑的存在下，以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為穩(wěn)定劑，在NaBH4存在下還原H2PtCl6得到尺寸均一的Pt/C納米催化劑，掃描電子顯微鏡(SEM)結(jié)果顯示，材料具有良好的單分散特性，在90μL/min流速下得到Pt納米粒子尺寸為2.8 nm。電化學(xué)測試表明，此材料無論在燃料電池正極和負(fù)極的電催化反應(yīng)中均有很好的活性。

總之，相較于傳統(tǒng)合成工藝，利用微芯片反應(yīng)器合成金屬納米顆粒具有產(chǎn)率高、產(chǎn)物尺寸均一、單分散性等優(yōu)點(diǎn)?；谖⒎磻?yīng)器的合成方法產(chǎn)品用量少，可以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)條件的精確控制，在連續(xù)大量合成具有特定形貌、尺寸及晶體結(jié)構(gòu)的納米材料方面有廣闊的發(fā)展前景。

由于微芯片反應(yīng)器合成納米材料具有耗樣少、產(chǎn)率高、操作簡單等優(yōu)異特性，已經(jīng)被越來越多地應(yīng)用于納米材料的合成研究中。。微流體納米材料合成方法成功地解決了傳統(tǒng)批量合成存在的問題，使得所合成材料形態(tài)可控，粒徑分布窄，幾乎達(dá)到了單分散性分布，開啟了納米材料合成的新方向。但是，基于微流控技術(shù)合成納米材料還面臨著許多挑戰(zhàn)與創(chuàng)新，要制備高質(zhì)量的微納米材料，除了微芯片的通道結(jié)構(gòu)設(shè)計以外，在時間、空間上對溫度、濃度梯度、流速、pH值、介電常數(shù)等反應(yīng)條件的精確控制也是關(guān)鍵因素。分析方法在微流體合成系統(tǒng)中的集成與在線分析是發(fā)展通用微流體制備平臺和儀器的必然趨勢。實(shí)現(xiàn)多維度合成以及實(shí)時監(jiān)測一體的微流控合成體系仍然需要不斷的探索研究。