催化筛选
面临的挑战
研发更优催化剂的竞争关键在于降低反应成本、简化复杂化学反应、减少副反应和废弃物。将催化剂从研发阶段放大到生产需要稳定、可重复的条件——这意味着要了解每个变量的实际作用方式。
高通量催化剂筛选进一步增加了复杂性。需要精准的试剂转移、通常在压力下进行的小规模反应,以及关于转化率、选择性和稳定性的可靠数据——所有这些都集成在一个工作流程中。许多实验室依靠手动高通量工具或基础自动化来提高工作量。传统自动化或许能让你开展更多实验,但无法帮助你设计出更好的实验或更快地解读数据。
实验论证
粉体分配
所有催化剂筛选流程都始于一个简单的事实——每次都必须精准定量添加催化剂与反应物。Stuntman配备两种料斗规格:经典型 (Classic) 与储料瓶型 (SV),覆盖从亚毫克级催化剂投加到克级试剂添加的全量程需求。无论是流动性良好的粉体,还是难以处理的块状固体,它都能轻松应对。在平台上搭载任意组合的料斗,Stuntman的自适应算法会学习每种粉体的流动特性,实现精准、可重复的分配。
经典料斗 (10、25、50、100 mL) 适用于同一种粉体分配至多个反应孔的一对多分配场景。SV储料瓶料斗,专为包含数十种独特试剂或材料的大规模筛选而设计,采用标准4mL 玻璃瓶与一次性分配头。可在平台上堆叠数十个,平台外还可储备数百个,并对每一次分配进行全程可追溯记录。紧凑、灵活、可重复使用的料斗,是高通量化学实验的理想配置。
液体分配
Stuntman提供多种液体分配方案。正置换吸头 (PDTs) 可处理从挥发性溶剂到粘稠试剂、浆料在内的各类液体,量程覆盖10 µL至10 mL。宽口径吸头可确保浆料与悬浮液顺畅分配,不发生堵塞。溶剂可取自平台内置或外置储液源,用量从数微升至数百毫升不等。每种液体均单独校准,确保每次分配精准达标——无滴漏、无浪费、无偏差。
当需要处理易挥发试剂或溶剂、防止挥发损耗穿刺移液时,穿刺钢针移液便可发挥作用。可加热和Y轴间距可调的6通道机械臂最高加热温度可达120 °C,在对温度敏感的实验流程中保持试剂处于溶解状态。钢针之间Y轴的间距可在9–20 mm之间调节,适配从96孔板到大容量样品瓶的各类容器,轻松在研发探索与工艺开发场景间切换。6通道机械臂配备可伸缩单通道,满足单次单溶液移液操作需求;如需同时处理多种溶液,可切换为四通道模式。
混合与温控
均匀且可重复的混合对于可靠的催化剂筛选至关重要,Stuntman可实现全程精准控制。加热、冷却、磁力搅拌或振荡——完全根据你的化学反应需求进行精确设定。支持96孔板及更大规格样品瓶,每块板可独立运行专属温度程序。
通过涡旋站的圆周振荡与加热搅拌区的磁子搅拌,可使悬浮液与分散液保持均一,确保每个催化剂颗粒都处于完全一致的反应环境。温度范围从室温至180 °C,并可选配主动制冷模块,实现0 °C以下控温,适用于放热反应或对温度敏感的反应。搅拌速度、时长及温度曲线均可完全编程,可根据不同催化剂或反应类型,精细调节混合强度与温控条件。
小型加压反应器
若您的化学反应需要更严苛的控制条件——如易挥发溶剂、气液体系或放热转化反应,小型加压反应器 (DSPR) 将是你的理想选择。小型加压反应器可以与Stuntman上的加热搅拌站配合使用。
DSPR工作温度可达180 °C,压力可达200 psi (13.8 bar),单次可同时运行多达96个反应。除压力控制外,DSPR可确保所有反应单元均一受热与混合,消除浓度漂移、溶剂损失与实验差异。对于反应筛选而言,这意味着你可在同一自动化流程中,安全开展从温和常压反应到苛刻高压反应的各类实验。
高压反应的条件优化与放大
如果您的催化剂筛选需要更大的反应体积或更高的压力,优化取样反应器 (OSR) 是理想之选。该系统可并行或顺序运行多达 48 个实验。每个反应器均具备独立的温度、压力以及气体或液体进料控制系统。您可以并排筛选多种催化剂、负载量、底物或溶剂体系,从而快速确定最佳反应条件OSR拥有宽广的操作范围:最高压力750 psi (51.7 bar);温度-15 °C 至200 °C;单个釜体反应工作体积1 mL-25 mL。反应可直接在Stuntman平台上的玻璃样品瓶中配制。每个反应器均配备取样前室,支持高温高压条件下在线取样,可在反应过程中实时监测反应进程或取样品,且不会破坏反应平衡。
OSR加热式反应器顶盖可防止样品瓶内溶液挥发损失,顶置搅拌设计即使在非均相或浆料体系中也能确保混合均匀。可通过开启气路,或经由进样口添加催化剂、反应物来启动反应。每个进气口均配备精确计量装置,可定量加入反应气体,并全程监测气体消耗量。
进样机械臂可轻松完成液体或浆料的吸液操作。若需注入催化剂启动反应,其针头口径足够大,能够吸取并加入浆料。反应结束后,淬灭过程同样可实现精准控制。Stuntman软件可自动监测每个反应器的气体消耗量或反应时间,并在达到阈值时自动触发淬灭或取样。该进样机械臂可兼作取样工具,从每个反应器中吸取少量具有代表性的样品。这意味着你可开展真正的反应动力学研究——在设定时间点采集数据,利用你常用的分析手段,对转化率、选择性、杂质生成及催化剂稳定性进行分析。
借助Stuntman,拓展无限可能
您可以通过Stuntman内置人工智能 Python API,与自有工具、数据系统,或人工智能及机器学习平台无缝对接。按需搭载所需模块,或连接至第三方系统进行样品制备、处理与分析。随您的科研发展持续扩展。
Stuntman
Stuntman凭借人工智能技术,重塑实验室自动化的行业格局——实验的设计、执行、分析与迭代,全程高效推进、永不中断。系统可自主筛选最优实验方案,确保每一次闭环迭代都按计划推进。助力化学、生物制药与材料领域的研发突破加速实现,从容应对各类全新的研发挑战。
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每个实验都会面临着各自的瓶颈和挑战。我们希望能与您合作,为您构建定制化的自动化解决方案,让您可以更快、更好地完成科学研究工作。如果您还有任何问题或者想要与我们的团队进行交谈,请与我们联系。