該方法是Elperin在20世紀(jì)60年代提出的，其原理是利用相對(duì)流體沖擊產(chǎn)生較窄的高湍流區(qū)，增加沖擊區(qū)的液體持持量，延長(zhǎng)材料的平均停留時(shí)間，為強(qiáng)化傳質(zhì)傳熱提供了良好的條件。顆粒碰撞、滲透、反復(fù)滲透、軸向速度消失，最終排出沖擊區(qū)。

一、沖擊流微反應(yīng)器中納米催化材料的研究進(jìn)展。

納米催化材料是一種新型的催化材料，具有比表面積大、表面能量高、活性中心多、副反應(yīng)少等特點(diǎn)。納米粒的核和顆粒的生長(zhǎng)與反應(yīng)物的局部濃度梯度密切相關(guān)，因此快速傳質(zhì)混合是形成優(yōu)質(zhì)核，并獲得高產(chǎn)率、高均勻度納米顆粒的主要條件。強(qiáng)化傳質(zhì)過(guò)程，可控制納米顆粒的聚集，并可自下而上構(gòu)造各向異性納米和微結(jié)構(gòu)，得到粒徑小、分布窄的微粒。

金屬納米顆粒因其優(yōu)良的電子特性、吸附、力學(xué)和熱性能而成為催化材料的重要研究方向。利用3種旋流式微混合器，通過(guò)快速還原法制備出納米Au、Pd合金顆粒，其平均直徑約為1nm，粒徑分布較窄，以TiO2為載體，催化劑的活性可根據(jù)合金混合比例進(jìn)行調(diào)節(jié)。以MnSO4H2O和KMnO4為原料，用去離子水作為溶劑，制備了具有良好形狀和性能的超細(xì)球形MnO2顆粒，并在此制備出了具有良好形貌、粒徑120nm左右的超細(xì)球形MnO2粒子。實(shí)驗(yàn)表明，集束式可擴(kuò)展單束式對(duì)流微通道，強(qiáng)化混合，控制操作條件和材料配比，有利于工業(yè)化發(fā)展。

利用溶膠-凝膠法連續(xù)制備了噴射沖擊流微反應(yīng)器。旋流式微反應(yīng)器是一種開放式通道反應(yīng)器，具有穩(wěn)定的連續(xù)流，可防止凝膠堵塞通道；當(dāng)混合速度超過(guò)反應(yīng)速度時(shí)，反應(yīng)物料快速混合均勻成核，從而獲得高比表面積的納米顆粒。同時(shí)，該方法具有很好的再現(xiàn)性和一致性，對(duì)其他采用溶膠-凝膠法合成的材料有很好的通用性，為工業(yè)化生產(chǎn)提供了良好的發(fā)展空間。

二氧化硅比表面積大，穩(wěn)定性好，化學(xué)純度高，易改性，是一種傳統(tǒng)的催化劑載體。以環(huán)己烷、正丁醇、表面活性劑(OP-10)、氨水和正硅酸乙酯為原料，采用t型微孔道法制備了二氧化硅。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，微槽道法能正確地調(diào)節(jié)采樣速度，硅粉平均粒徑在66~300nm之間，比一鍋法得到的硅粉粒徑更小、分布更窄。

二、沖擊流微反應(yīng)器制備多種復(fù)合催化材料的研究進(jìn)展。

氧化劑的引入可以改變酸堿催化劑或氧化還原催化劑的活性中心，提高催化劑的耐溫性、耐久性、硬度和穩(wěn)定性。利用微反應(yīng)技術(shù)制備多種催化材料是近年來(lái)微化學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新領(lǐng)域。為了制備CuO/ZnO/Al2O3催化劑，采用該反應(yīng)器設(shè)計(jì)一個(gè)通道尺寸為1毫米的微激流反應(yīng)器(MISR)。采用MISR方法制備的CuO/ZnO/Al2O3催化劑，比傳統(tǒng)的混合反應(yīng)器晶粒小，比表面大，孔徑大，間歇加氫合成甲醇的催化活性更好。相對(duì)于一般的T型微通道反應(yīng)器，MISR在連續(xù)流合成過(guò)程中也較好地解決了堵塞問(wèn)題。連續(xù)共沉淀法制備的多元催化劑比常規(guī)間歇式反應(yīng)器制備的催化劑具有更高的催化性能，具有較大的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。

由于介孔材料的孔隙結(jié)構(gòu)豐富，具有催化、傳感、吸附等優(yōu)點(diǎn)。采用一步法制備了Si/Al復(fù)合球。微球直徑為450~600微米，可以通過(guò)油相流速調(diào)節(jié)。該球體具有較大的比表面積，是良好的催化劑。

化學(xué)品載體采用同軸微通道反應(yīng)器，將鈀納米粒載入SiO2，實(shí)現(xiàn)了Pd/SiO2一步法制備Pd/SiO2復(fù)合微球，使Pd納米粒子均勻分散于表面球表面。

此外，Au/SiO2復(fù)合微球/SiO2復(fù)合微球也證明了本方法的通用性。核和殼體構(gòu)成了核殼結(jié)構(gòu)的納米復(fù)合材料，在電化學(xué)、光化學(xué)、催化、涂層等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。研制了一種新型的高頻沖擊流反應(yīng)器，用于制備Fe3O4/MnOH納米復(fù)合材料。將24個(gè)激點(diǎn)與超重力場(chǎng)相結(jié)合，使反應(yīng)溶液的高頻沖擊，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物的快速多尺度混合，避免Fe3O4粒子在MnOH中均勻分散。將超重力場(chǎng)結(jié)合在一起的新型高頻沖擊流反應(yīng)器，為制備高性能核殼材料提供了一種連續(xù)低成本的設(shè)計(jì)思路。沖流式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過(guò)沖擊區(qū)流體的快速接觸加強(qiáng)混合，可在寬流量范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)流體的快速混合。

在此基礎(chǔ)上，對(duì)沖擊流微反應(yīng)器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)通道結(jié)構(gòu)和尺寸進(jìn)行了優(yōu)化。其次是研究人員考慮反應(yīng)過(guò)程的局限性，結(jié)合計(jì)算機(jī)模擬設(shè)計(jì)出可并行放大的沖擊流微反應(yīng)器，以保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性，用于工業(yè)生產(chǎn)。