
光催化筛选要配专用光化学反应器,加压热催化要另配耐压反应装置,常规合成还要搭一套独立合成设备——按反应类型分别采购,仍是多数实验室的通行做法。但多套分立设备会带来多重痛点:一方面多套设备需要分别维护操作规程,实验数据分散存储,提升实验室管理成本;另一方面,当需要对同一种催化剂开展光-热催化跨体系对比时,不同设备的反应温度、气氛、取样方式难以统一匹配,会从实验源头引入系统偏差,影响对比结果可靠性。
欧世盛高通量自驱动实验平台把三类反应体系收进同一条实验线:三个反应模块各自配置与该体系匹配的加料、控温和反应单元,共用一套正压过滤后处理单元、AGV 转运与检测工位。样品由 AGV 送至检测工位,实现从投料到出数据的全流程无人值守。条件一致性与数据统一归档由同一套软件工作站承接:实验条件统一下发,过程参数、原始谱图与结果按统一元数据规范绑定到同一批次,形成可回溯的数据血缘。硬件解决能不能稳定做,软件解决数据能不能横向比、能不能回流模型,真正解决数据与条件不一致问题。
欧世盛高通量自驱实验平台
01 组成:一套平台,三个反应单元,一台机器人,一套检测
整套装备包含三套反应平台、一台 AGV 复合机器人以及配套的检测设备。三套反应平台的功能单元核心差异集中在反应单元:
・合成单元:面向常压惰性氛围有机合成,支持 36 个并行反应位
・热催化单元:18 个常压反应位 + 8 通道高压反应单元
・光催化单元:配置 3 套可换光源光化学反应器,每套含 8 个独立反应通道
各平台内部物料转运由内置机械臂完成,不同平台之间样品流转依靠 AGV 机器人实现跨工位衔接。AGV 既可转运整盘样品至检测区域,也可将进样瓶逐个送至气相色谱等设备进样口。检测模块可对接用户已有的紫外-可见光谱、气相色谱等仪器,针对不同催化反应自动匹配对应的检测方案。
各反应平台整体置于通风橱内运行,所有触液部分采用玻璃、PTFE 或 316L 不锈钢材质,耐受二氯甲烷、甲苯、DMF 等常见有机溶剂以及有机酸等酸碱溶液。
02 样品全流程作业链路:从试剂仓到检测工位
下面以合成单元为例,跟着一个样品走完整轮作业。九个工步中,加料与取样逐位进行,密封、控温、过滤整盘批量完成,转运由 AGV 整盘运送,流程可按实验需要自主编辑。
流程总览:备料 → 固体加料 → 液体加料 → 密封通气 → 控温反应 → 取样稀释 → 正压过滤 → AGV 转运 → 上机检测
备料:固体试剂装入料仓,液体试剂与溶剂放入储液位,反应瓶上架。一轮实验要用的全部物料一次备齐。
固体加料:负压加料器按设定量取粉末,天平实时回读称量结果,静电消除器在加料前消除粉末静电,避免荷电颗粒干扰称量。
液体加料:四联移液器逐位添加微量液体试剂,泵送系统加注溶剂。试剂瓶的开盖、关盖由开关盖机构自动完成,加完即关,减少溶剂挥发与交叉接触。
密封与通气:整盘反应瓶被移至反应工位,批量密封并完成气体置换。合成平台置换惰性气体,热催化与光催化平台按设定维持反应气体氛围。
控温反应:控温与搅拌同时开启。每台反应器划分多个温区,同一轮实验里可以并行不同温度档。
取样与稀释:反应结束后整盘移至中转工位冷却,移液枪从每只反应瓶定量取出反应液,再批量加入稀释剂,把样品调到检测所需的浓度范围。
正压过滤:正压将稀释液一次性推过滤膜进入接收瓶。各孔位液体互不接触,结果不因过滤顺序互相污染。
AGV 转运:机械臂把滤液分装进色谱进样瓶或比色皿,AGV 把整盘样品从反应平台送到检测平台。
上机检测:AGV 把进样瓶逐一放置到仪器进样口,光谱与色谱自动完成上样、检测与结果分析,检测数据由软件统一归档。至此,一个样品从固体粉末到检测结果的全部环节走完。
03 五个功能特色
扩展新反应类型,只换反应单元
三个反应平台按同一套规格各自配齐加料、取样、过滤等完整功能单元,独立运行,检测端由 AGV 与检测平台统一承担。后续拓展新的反应类型,仅需匹配对应反应单元接入主干;成熟的操作范式、数据链路、实验流程均可迁移复用,省去大量重新开发、验证 SOP 的成本。
可自优化的固体投料数据库
毫克级固体称量是高通量自动化的难点。粉末流动性、静电效应、堆积密度均会直接影响投料精度。平台内置物料数据库,可针对不同物料建立加料精度模型并实现自优化。随着实验数据积累,投料精度与稳定性不断提高,将传统高度依赖人工的固体投料转变为可训练、可量化评估的标准化程序。
光照和压力,两大难控条件进入闭环
光催化实验中,平台的光化学反应器支持窄带光源与宽光谱白光的更换,光源功率可调,各反应通道可以独立设置功率。光照带来的热量由主动风冷与油浴控温协同吸收,避免光照输入以温度漂移的形式混入实验结果。热催化方向,高压反应单元由电子压力控制器实时维持设定压力,多种反应气体按需置换与补充,压力与气体组成成为带精度标注的受控变量,与温度处于同一控制等级。
后处理自动化,这是高通量的真实瓶颈
反应后的取样、稀释、过滤,同样是制约高通量实验效率的关键瓶颈。平台实现定量取样、批量稀释、正压过滤全流程自动化;各过滤孔位相互隔离,可以规避样品交叉污染风险,保障平行实验数据可靠性。
统一数据链路,让每一次实验可被模型复用
三个反应模块共用同一套任务调度与元数据规范,实验规划、称量记录、温控与压控曲线、原始谱图与检测结果自动关联到同一批次 ID。失败实验与异常工况一并留档,负样本不丢失。结构化结果可直接用于人工复盘,也可回流模型用于下一轮实验设计。
04 适用体系与扩展
从适用反应体系维度划分,合成模块可适配常压惰性气氛下的合成反应,热催化模块可适配常压及加压条件下的气固催化反应,光催化模块可适配可见波段与紫外波段的光反应筛选研究。三类反应体系产出的样品最终将汇入统一的样品检测与数据归档流程。该平台采用模块化拼接架构,预留了在线pH监测、自动过滤及与其他分析仪器联用的扩展接口,同时内置试剂库存与耗材管理模块,可对废液、废料的分类处理实现规范化管控。后续进行规模化扩展时,新增功能模块可直接接入现有平台体系。
欧世盛高通量自驱实验平台打破了光催化、热催化、合成需要多套独立设备分立运行的传统模式。通过硬件模块化集成与全流程自动化,将投料、反应、后处理、检测全链路打通,把原本分散在多台仪器上的实验条件、操作过程与结果数据统一归集管理。既消除了不同设备体系带来的系统偏差,保障催化剂跨体系横向对比实验的数据可靠性。同时标准化、结构化的完整实验记录,也为人工迭代配方、AI 驱动的闭环自主实验打下坚实基础,助力催化与合成化学研究真正实现高通量、可复现、可自驱的研发新模式。
05 附:设备参数