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(shí)，在合成過程中很難實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)條件的精確控制，在制備核殼結(jié)構(gòu)、多級(jí)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(tái)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(cè))集成到一個(gè)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(shì)。因其微米數(shù)量級(jí)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(shí)間顯著縮短、產(chǎn)品尺寸均一度好等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，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(gè)納米范圍的金納米片材料，電化學(xué)檢測(cè)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(jiǎn)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(cè)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)。基于微反應(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(jiǎn)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(jì)以外，在時(shí)間、空間上對(duì)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(tái)和儀器的必然趨勢(shì)。實(shí)現(xiàn)多維度合成以及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)一體的微流控合成體系仍然需要不斷的探索研究。