CN112915590B - 用于轻烃分离的微色谱柱及制备方法 - Google Patents

用于轻烃分离的微色谱柱及制备方法 Download PDF

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
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    • B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/26—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
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    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
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    • B81C1/00023—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems without movable or flexible elements
    • B81C1/00119—Arrangement of basic structures like cavities or channels, e.g. suitable for microfluidic systems

Abstract

本发明提供一种用于轻烃分离的微色谱柱及制备方法，微色谱柱包括衬底、微沟道、微柱阵列、盖板及复合MOFs固定相，其中，复合MOFs固定相覆盖腔室内表面，且形成复合MOFs固定相的复合MOFs材料包括UIO‑66及ZIF‑8。本发明采用两种含有不同窗口尺寸的MOFs材料，并以特定的配比进行混合形成复合MOFs材料，且在经过老化后形成覆盖腔室内表面的复合MOFs固定相，该复合MOFs固定相能够起到分子筛的作用，从而可提高微色谱柱对轻烃的分离度，尤其是可提高对甲烷‑乙烷这两种性质较为接近的轻烃的分离度，以满足对轻烃定性定量分析检测的要求。

Description

用于轻烃分离的微色谱柱及制备方法
技术领域
本发明属于微机电系统领域，涉及一种用于轻烃分离的微色谱柱及制备方法。
背景技术
气相色谱作为一种常见的分析手段，已经被广泛应用于石油化工、药物检测、能源勘测和环境监控等领域。气相色谱仪的核心部件是用于分离混合气体样品的色谱柱，在整个测试系统中，色谱柱起到对混合气体分离的作用，其性能的优劣直接影响整个分析仪器的分析效果。其中，色谱柱的分离效果主要依靠沟道内表面涂敷的固定相，固定相对不同气体的吸附和脱附能力不同，从而导致不同的待测气体组分在沟道中的流动速度不同，最终不同气体组分在不同时间到达色谱柱出口，从而可实现混合气体的分离。
由于传统色谱柱需要一个较大的烘箱为其加热并保持温度稳定，从而使得整机体积大、功耗高、难以满足实时分离检测的需求。因此，色谱仪整体微型化的关键在于色谱柱的微型化。
自20世纪70年代末以来，人们开始尝试利用微机电技术在硅片上通过腐蚀/刻蚀的方法制作微色谱柱芯片。为了提高硅基微色谱柱的分离效率，研究者一方面对微色谱柱的几何结构进行了优化设计，并取得了重要进展，其中，为了进一步增加色谱柱的内部表面积，研究者在微色谱柱沟道内设计了微柱阵列，即所谓半填充柱结构，该结构进一步提高了微色谱柱的分离性能；另一方面，固定相也是影响微色谱柱分离效果的另一关键因素，其中，聚二甲基硅氧烷、氧化铝纳米颗粒、介孔硅等材料已被用作硅基微色谱柱的固定相，然而这些材料在轻烃类的分离中，尤其是在甲烷-乙烷的分离中，分离度较低，尚不能满足对轻烃定性定量分析检测的要求。
因此，提供一种用于轻烃分离的微色谱柱及制备方法，实属必要。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于轻烃分离的微色谱柱及制备方法，用于解决现有技术中微色谱柱难以有效分离轻烃的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于轻烃分离的微色谱柱，所述微色谱柱包括：
衬底；
微沟道，所述微沟道位于所述衬底中，所述微沟道具有第一端口及第二端口；
微柱，所述微柱位于所述微沟道中，在沿所述微沟道的宽度方向上包括间隔排布的n列所述微柱，在沿所述微沟道的延伸方向上包括间隔排布的m行所述微柱，以构成n×m微柱阵列；
盖板，所述盖板位于所述衬底的表面且覆盖所述微沟道，形成腔室；
复合MOFs固定相，所述复合MOFs固定相覆盖所述腔室内表面，且形成所述复合MOFs固定相的复合MOFs材料包括UIO-66及ZIF-8。
可选地，在所述复合MOFs材料中，所述UIO-66与所述ZIF-8的质量比为1:1～3:1。
可选地，所述UIO-66与所述ZIF-8的窗口尺寸的比为1.5:1～2.5:1。
可选地，所述微柱包括椭圆微柱或圆形微柱，当所述微柱为椭圆微柱时，所述椭圆微柱的长轴方向与所述微沟道的延伸方向平行，所述椭圆微柱的短轴方向与所述微沟道的宽度方向平行；所述盖板包括玻璃盖板、硅盖板或陶瓷盖板。
可选地，所述微沟道的形貌包括呈蛇形延伸、折线延伸、U型延伸及螺旋延伸中的一种。
可选地，所述轻烃包括C1～C6的烷烃。
本发明还提供一种用于轻烃分离的微色谱柱的制备方法，包括以下步骤：
提供衬底，并于所述衬底的表面形成图形化的掩膜层；
基于图形化的所述掩膜层刻蚀所述衬底，以于所述衬底中形成微沟道及微柱，其中，所述微沟道具有第一端口及第二端口，所述微柱位于所述微沟道中，且在沿所述微沟道的宽度方向上包括间隔排布的n列所述微柱，在沿所述微沟道的延伸方向上包括间隔排布的m行所述微柱，以构成n×m微柱阵列；
提供盖板，并将所述盖板键合于所述衬底的表面以覆盖所述微沟道，形成腔室；
形成复合MOFs固定相，所述复合MOFs固定相覆盖所述腔室内表面，且形成所述复合MOFs固定相的复合MOFs材料包括UIO-66及ZIF-8。
可选地，在所述复合MOFs材料中，所述UIO-66与所述ZIF-8的质量比为1:1～3:1；所述UIO-66与所述ZIF-8的窗口尺寸的比为1.5:1～2.5:1。
可选地，形成所述复合MOFs固定相的步骤包括：
将UIO-66、ZIF-8及溶剂进行混合，配置形成复合MOFs材料的混合溶液；
将所述复合MOFs材料的混合溶液自所述第一端口注入所述腔室，并经所述第二端口排出，以在所述腔室中涂覆复合MOFs材料；
进行老化处理，以使所述复合MOFs材料转化为覆盖所述腔室内表面的复合MOFs固定相。
可选地，在键合所述盖板之后及形成所述复合MOFs固定相之前，还包括进行划片的步骤。
如上所述，本发明的用于轻烃分离的微色谱柱及制备方法，具有以下有益效果：
本发明采用两种含有不同窗口尺寸的MOFs材料UIO-66及ZIF-8，并以特定的配比进行混合形成复合MOFs材料，且在经过老化后形成覆盖所述腔室内表面的复合MOFs固定相，该复合MOFs固定相能够起到分子筛的作用，从而可提高微色谱柱对轻烃的分离度，尤其是可提高对甲烷-乙烷这两种性质较为接近的轻烃的分离度，以满足对轻烃定性定量分析检测的要求。
附图说明
图1显示为本发明实施例中提供的微色谱柱的制备方法的流程图。
图2～图7显示为本发明实施例中提供的微色谱柱的制备方法中各步骤所得结构的结构示意图。
图8显示为本发明实施例中提供的微色谱柱的立体结构示意图。
图9显示为图8中A区域的俯视放大结构示意图。
图10a～图10b显示为本发明实施例中在制备复合MOFs固定相时的工艺装置结果示意图。
图11a～图11b显示为本发明实施例中提供的微色谱柱进行轻烃分离测试的结果图。
元件标号说明
100 衬底
110 微沟道侧壁
200 掩膜层
201 氧化硅掩膜层
202 光刻胶掩膜层
300 微沟道
310 微沟道的第一端口
400 微柱
500 盖板
600 腔室
610 腔室内表面
700 复合MOFs固定相
1 高压气源
2 压力瓶
3 固定相悬浊液
4 转接头
5 微色谱柱
6 毛细管
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。本文使用的“介于……之间”表示包括两端点值。
在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1所示，本实施例提供一种微色谱柱的制备方法，包括以下步骤：
提供衬底，并于所述衬底的表面形成图形化的掩膜层；
基于图形化的所述掩膜层刻蚀所述衬底，以于所述衬底中形成微沟道及微柱，其中，所述微沟道具有第一端口及第二端口，所述微柱位于所述微沟道中，且在沿所述微沟道的宽度方向上包括间隔排布的n列所述微柱，在沿所述微沟道的延伸方向上包括间隔排布的m行所述微柱，以构成n×m微柱阵列；
提供盖板，并将所述盖板键合于所述衬底的表面以覆盖所述微沟道，形成腔室；
形成复合MOFs固定相，所述复合MOFs固定相覆盖所述腔室内表面，且形成所述复合MOFs固定相的复合MOFs材料包括UIO-66及ZIF-8。
本实施例采用两种含有不同窗口尺寸的MOFs材料，即所述UIO-66及所述ZIF-8，并以特定的配比进行混合形成所述复合MOFs材料，且在经过老化后可形成覆盖所述腔室内表面的所述复合MOFs固定相，且所述复合MOFs固定相能够起到分子筛的作用，从而可提高所述微色谱柱对轻烃的分离度，尤其是可提高对甲烷-乙烷这两种性质较为接近的轻烃的分离度，从而制备的所述微色谱柱可以满足对轻烃定性定量分析检测的要求。
具体的，参阅图2～图7，以下结合附图对本实施例中所述微色谱柱的制备进行介绍。其中，图8示意为本实施例中形成的所述微色谱柱的立体结构示意图，图2～图5可理解为图8中沿C-C’获得的局部放大截面结构示意图，图9示意了图8中A区域的放大俯视结构示意图，图6则示意了具有盖板时所述微色谱柱的截面结构示意图，图7则示意了形成复合MOFs固定相后微色谱柱的截面结构示意图。
首先，参阅图2，提供衬底100，并于所述衬底100的表面形成图形化的掩膜层200。
作为示例，所述衬底100可以包括硅衬底、玻璃衬底或陶瓷衬底；所述掩膜层200可以包括氧化硅掩膜层、氮化硅掩膜层及光刻胶掩膜层中的一种或组合。
具体的，所述衬底100及所述掩膜层200的种类并非局限于此，可根据需要进行选择，本实施例中，所述衬底100采用硅衬底，所述掩膜层200采用覆盖所述衬底100的氧化硅掩膜层201及光刻胶掩膜层202的叠层，但并非局限于此。
作为示例，于所述衬底100的表面形成图形化的所述掩膜层200可以包括如下步骤：
于所述衬底100的表面形成包括所述氧化硅掩膜层201及光刻胶掩膜层202的掩膜叠层；
采用光刻、刻蚀工艺对所述光刻胶掩膜层202先进行图形化处理，以获得光刻胶刻蚀窗口；
基于图形化的所述光刻胶掩膜层202，进行刻蚀以图形化所述氧化硅掩膜层201，获得氧化硅刻蚀窗口。
本实施例中，通过光刻和BOE刻蚀剂刻蚀，获得图形化的所述氧化硅掩膜层201，有关所述氧化硅掩膜层201的形成工艺并非局限于此，参阅图3及图4，通过所述氧化硅刻蚀窗口可定义出后续要形成的所述微沟道300及微柱400的形状及位置。
接着，参阅图4及图5，基于图形化的所述掩膜层200刻蚀所述衬底100，以于所述衬底100中形成微沟道300及微柱400，其中，所述微沟道300具有第一端口310(参阅图8)及第二端口(未图示)，所述微柱400位于所述微沟道300中，且在沿所述微沟道300的宽度方向上包括间隔排布的n列所述微柱400，在沿所述微沟道300的延伸方向上包括间隔排布的m行所述微柱400，以构成n×m微柱阵列。
具体的，本实施例中，基于深反应离子刻蚀(DRIE)技术刻蚀显露的所述衬底100，以在所述衬底100中形成所述微沟道300和微柱400，但刻蚀方法并非局限于此，可根据需要进行适应性的选择。
作为示例，所述微柱400包括椭圆微柱或圆形微柱，当所述微柱400采用椭圆微柱时，所述椭圆微柱的长轴方向与所述微沟道的延伸方向平行，所述椭圆微柱的短轴方向与所述微沟道的宽度方向平行。
具体的，本实施例优选所述微柱400采用椭圆微柱，通过位于所述微沟道300中的n×m椭圆微柱阵列，可使得微柱后所形成的“准零流速区”的区域大大缩小，以使得后续可在所述微柱400上涂覆均匀的固定相，使得柱内的流速分布均匀。
参阅图9，本实施例中，所述微沟道300的宽度为w，所述微沟道300的有效宽度为d，n取4，在所述微沟道300中构成了3个宽度均为s的子微沟道，2个宽度为S的子微沟道，即d＝3s+2S，事实上，所述椭圆微柱的列数、行数和尺寸等，都可根据实际需要进行选择。位于所述微沟道300中的所述椭圆微柱的列数n及行数m、所述椭圆微柱的短轴长度q及长轴长度p、所述间距S、s及t等，可根据需要进行选择，此处不作赘述。其中优选q＝(w-d)/n的关系式，以在增加所述椭圆微柱数的数量的同时调整所述椭圆微柱的短轴长度q，以在保持所述微沟道300的宽度w及微沟道300的有效宽度d不变的前提下，可有效提高柱内表面积，以提升所述微色谱柱的分离性能，同时可有效解决因微柱数量的增加而带来的柱前压力升高的问题，使得所述微色谱柱在有效的增大表面积的同时还可保持较低的柱前压力，从而可提高所述微色谱柱的功效、减小供气系统的负担，有利于便携式应用，使所述微色谱柱具有广泛的应用前景。
作为示例，在沿所述微沟道300的宽度方向上，相邻的n列所述微柱400等间距排布，以降低工艺复杂度；或在沿所述微沟道300的宽度方向上，n列所述微柱之间根据需要也可设置成具有不同的间距，以进一步的使得柱内的流速分布均匀，缓解载气流速不均的问题。
作为示例，在沿所述微沟道300的宽度方向上，相邻的n列所述微柱400的间距s小于位于边缘的所述微柱400与微沟道侧壁110间的间距S，即S＞s，以在所述微沟道300中提供均匀的流速。
作为示例，形成的所述微沟道300可以呈蛇形延伸，当然，在其他示例中，形成的所述微沟道300也可以于所述衬底100中呈任意一种延伸方式延伸，譬如，折线延伸、U型延伸、螺旋延伸等等，此处不作过分限制。
接着，参阅图6，提供盖板500，并将所述盖板500键合于所述衬底100的表面以覆盖所述微沟道300，形成腔室600。
作为示例，所述盖板500可以包括玻璃盖板、硅盖板或陶瓷盖板，其中，优选所述盖板500与所述衬底100采用相同的材质，以便于在所述腔室600中形成均匀的固定相。
具体的，参阅图6，可以采用阳极键合工艺将所述盖板500键合于所述衬底100的表面，其中，键合的工艺条件可根据需要进行选择，此处不作过分限制。
作为示例，若所述衬底100内形成有多个独立的所述微色谱柱，在将所述盖板500键合于所述衬底100的表面之后，还可将键合后的结构进行划片处理，以得到多个所述微色谱柱，以提高生产效率。
而后，可在制备的所述微沟道300的第一端口310处，包括入口端及出口端(未示出)，分别安装毛细管(如图10a及图10b)，以作为与外界气路的连接端，此处不作赘述。
接着，参阅图7，形成复合MOFs固定相700，所述复合MOFs固定相700覆盖所述腔室内表面610，且形成所述复合MOFs固定相700的复合MOFs材料包括UIO-66及ZIF-8。
作为示例，在所述复合MOFs材料中，所述UIO-66与所述ZIF-8的质量比可为1:1～3:1；所述UIO-66与所述ZIF-8的窗口尺寸的比可为1.5:1～2.5:1。
具体的，所述UIO-66与所述ZIF-8的质量比可为1:1、2:1、3:1等。所述UIO-66与所述ZIF-8的窗口尺寸的比可为1.5:1、2:1、2.5:1等。本实施例中，所述ZIF-8金属有机骨架材料(C8H10N4Zn)，窗口尺寸采用0.34nm，所述UIO-66金属有机骨架材料(C48H28O32Zr6)，窗口尺寸采用0.8nm；所述UIO-66与所述ZIF-8的质量比采用2:1，但所述UIO-66与所述ZIF-8的质量比及窗口尺寸的选择并非局限于此。
作为示例，形成所述复合MOFs固定相700的步骤包括：
将UIO-66、ZIF-8及溶剂进行混合，配置形成复合MOFs材料的混合溶液；
将所述复合MOFs材料的混合溶液自所述第一端口310注入所述腔室600，并经所述第二端口排出，以在所述腔室600中涂覆复合MOFs材料；
进行老化处理，以使所述复合MOFs材料转化为覆盖所述腔室内表面610的复合MOFs固定相700。
参阅图10a及图10b，需要说明的是以下仅采用示例，对形成所述复合MOFs固定相700进行介绍，但具体操作流程、工艺及材料等的选择并非局限于此，具体如下：
固定相配置：将两种金属有机骨架材料UIO-66及ZIF-8，按照质量比UIO-66:ZIF-8＝2:1配置，例如称取14mg的UIO-66和7mg的ZIF-8，并将所述UIO-66及ZIF-8混入15ml的乙醇溶液中，在超声中分散20min。
微色谱柱涂覆前处理：利用酒精/丙酮等清洁微色谱柱5的腔室，去除微色谱柱5内部的一些杂质。
固定相涂覆：将压力瓶2的一端与高压气源1相连接，如氮气、或氦气、或空气(2.5Mpa)，将压力瓶2的另一端通过转接头4与微色谱柱5的一端口相连接，微色谱柱5的另一端悬空，利用高压气源1将压力瓶2中的固定相悬浊液3压入微色谱柱5的腔室内，待液柱完全通过微色谱柱5的腔室后，关闭高压气源1，去掉压力瓶2，改用0.2Mpa的氮气(或氦气或空气)吹扫，去除微色谱柱5的腔室内的残液，然后在120℃下老化5h，即可得到内壁涂敷着两种混合MOFs材料的微色谱柱5。
本实施例采用两种含有不同窗口尺寸的所述UIO-66及ZIF-8材料，并以特定的配比进行混合，形成所述复合MOFs材料，且在经过老化后形成覆盖所述腔室内表面610的所述复合MOFs固定相700，使得所述复合MOFs固定相700能够起到分子筛的作用，从而可提高所述微色谱柱对轻烃的分离度，以满足对轻烃定性定量分析检测的要求。
作为示例，所述轻烃包括C1～C6的烷烃，尤其是甲烷-乙烷这两种性质较为接近的轻烃，但并非局限于此。
具体的，制备完成的所述微色谱柱在对C1-C6烷烃进行分离时，分离效果如图11a及图11b，其中，图11b显示为图11a中区域B的放大结果示意图。结果表明：甲烷-乙烷的分离度为3.07，乙烷-丙烷、丙烷-丁烷、丁烷-戊烷、戊烷-己烷之间的分离度均大于5，而定量分析所需的分离度一般要求不小于1.5，即使用该微色谱柱可对C1-C6烷烃进行定量分析，尤其是可提高对甲烷-乙烷这两种性质较为接近的轻烃的分离度。
参阅图7～图9，本实施例还提供一种微色谱柱，所述微色谱柱包括：
衬底100；
微沟道300，所述微沟道300位于所述衬底100中，所述微沟道300具有第一端口310及第二端口(未示出)；
微柱400，所述微柱400位于所述微沟道300中，在沿所述微沟道300的宽度方向上包括间隔排布的n列所述微柱400，在沿所述微沟道300的延伸方向上包括间隔排布的m行所述微柱400，以构成n×m微柱阵列；
盖板500，所述盖板500位于所述衬底100的表面且覆盖所述微沟道300，形成腔室600；
复合MOFs固定相700，所述复合MOFs固定相700覆盖所述腔室内表面610，且形成所述复合MOFs固定相700的复合MOFs材料包括UIO-66及ZIF-8。
作为示例，在所述复合MOFs材料中，所述UIO-66与所述ZIF-8的质量比可为1:1～3:1，如1:1、2:1、3:1等；所述UIO-66与所述ZIF-8的窗口尺寸的比可为1.5:1、2:1、2.5:1等。
作为示例，所述微柱400可包括椭圆微柱或圆形微柱，当所述微柱400采用椭圆微柱时，所述椭圆微柱的长轴方向与所述微沟道300的延伸方向平行，所述椭圆微柱的短轴方向与所述微沟道300的宽度方向平行。
具体的，本实施例优选所述微柱400采用椭圆微柱，通过位于所述微沟道300中的n×m椭圆微柱阵列，可使得微柱后所形成的“准零流速区”的区域大大缩小，以使得所述微柱400上涂覆的所述复合MOFs固定相700可以更加的均匀，使得柱内的流速分布均匀。
作为示例，所述盖板500可包括玻璃盖板、硅盖板或陶瓷盖板。其中，优选所述盖板500与所述衬底100采用相同的材质，以便于在所述腔室600中形成均匀的所述复合MOFs固定相700。
作为示例，在沿所述微沟道300的宽度方向上，相邻的n列所述微柱400等间距排布，以降低工艺复杂度；或在沿所述微沟道300的宽度方向上，n列所述微柱之间根据需要也可设置成具有不同的间距，以进一步的使得柱内的流速分布均匀，缓解载气流速不均的问题。
作为示例，在沿所述微沟道300的宽度方向上，相邻的n列所述微柱400的间距s小于位于边缘的所述微柱400与微沟道侧壁110间的间距S，即S＞s，以在所述微沟道300中提供均匀的流速。
作为示例，所述微沟道300的形貌包括呈蛇形延伸、折线延伸、U型延伸及螺旋延伸中的一种。
作为示例，所述轻烃包括C1～C6的烷烃，尤其是甲烷-乙烷这两种性质较为接近的轻烃，但并非局限于此。
综上所述，本发明的用于轻烃分离的微色谱柱及制备方法，微色谱柱包括衬底、微沟道、微柱阵列、盖板及复合MOFs固定相，其中，复合MOFs固定相覆盖腔室内表面，且形成复合MOFs固定相的复合MOFs材料包括UIO-66及ZIF-8。本发明采用两种含有不同窗口尺寸的MOFs材料，并以特定的配比进行混合形成复合MOFs材料，且在经过老化后形成覆盖腔室内表面的复合MOFs固定相，该复合MOFs固定相能够起到分子筛的作用，从而可提高微色谱柱对轻烃的分离度，尤其是可提高对甲烷-乙烷这两种性质较为接近的轻烃的分离度，以满足对轻烃定性定量分析检测的要求。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种用于轻烃分离的微色谱柱，其特征在于，所述微色谱柱包括：
衬底；
微沟道，所述微沟道位于所述衬底中，所述微沟道具有第一端口及第二端口；
微柱，所述微柱位于所述微沟道中，在沿所述微沟道的宽度方向上包括间隔排布的n列所述微柱，在沿所述微沟道的延伸方向上包括间隔排布的m行所述微柱，以构成n×m微柱阵列；
盖板，所述盖板位于所述衬底的表面且覆盖所述微沟道，形成腔室；
复合MOFs固定相，所述复合MOFs固定相覆盖所述腔室内表面，且形成所述复合MOFs固定相的复合MOFs材料包括UIO-66及ZIF-8，在所述复合MOFs材料中，所述UIO-66与所述ZIF-8的质量比为1:1～3:1，所述UIO-66与所述ZIF-8的窗口尺寸的比为1.5:1～2.5:1，该复合MOFs固定相能够起到分子筛的作用，以提高微色谱柱对两种性质较为接近的轻烃的分离度，所述轻烃包括C1～C6的烷烃。
2.根据权利要求1所述的微色谱柱，其特征在于：所述微柱包括椭圆微柱或圆形微柱，当所述微柱为椭圆微柱时，所述椭圆微柱的长轴方向与所述微沟道的延伸方向平行，所述椭圆微柱的短轴方向与所述微沟道的宽度方向平行；所述盖板包括玻璃盖板、硅盖板或陶瓷盖板。
3.根据权利要求1所述的微色谱柱，其特征在于：所述微沟道的形貌包括呈蛇形延伸、折线延伸、U型延伸及螺旋延伸中的一种。
4.一种用于轻烃分离的微色谱柱的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供衬底，并于所述衬底的表面形成图形化的掩膜层；
基于图形化的所述掩膜层刻蚀所述衬底，以于所述衬底中形成微沟道及微柱，其中，所述微沟道具有第一端口及第二端口，所述微柱位于所述微沟道中，且在沿所述微沟道的宽度方向上包括间隔排布的n列所述微柱，在沿所述微沟道的延伸方向上包括间隔排布的m行所述微柱，以构成n×m微柱阵列；
提供盖板，并将所述盖板键合于所述衬底的表面以覆盖所述微沟道，形成腔室；
形成复合MOFs固定相，所述复合MOFs固定相覆盖所述腔室内表面，且形成所述复合MOFs固定相的复合MOFs材料包括UIO-66及ZIF-8，在所述复合MOFs材料中，所述UIO-66与所述ZIF-8的质量比为1:1～3:1，所述UIO-66与所述ZIF-8的窗口尺寸的比为1.5:1～2.5:1，该复合MOFs固定相能够起到分子筛的作用，以提高微色谱柱对两种性质较为接近的轻烃的分离度，所述轻烃包括C1～C6的烷烃。
5.根据权利要求4所述的微色谱柱的制备方法，其特征在于，形成所述复合MOFs固定相的步骤包括：
将UIO-66、ZIF-8及溶剂进行混合，配置形成复合MOFs材料的混合溶液；
将所述复合MOFs材料的混合溶液自所述第一端口注入所述腔室，并经所述第二端口排出，以在所述腔室中涂覆复合MOFs材料；
进行老化处理，以使所述复合MOFs材料转化为覆盖所述腔室内表面的复合MOFs固定相。
6.根据权利要求4所述的微色谱柱的制备方法，其特征在于：在键合所述盖板之后及形成所述复合MOFs固定相之前，还包括进行划片的步骤。
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