Metal-Üzvi Çərçivələrin (MOFs) Ultrasəs Hazırlanması
- Metal-Üzvi Çərçivələr bir, iki və ya üç ölçülü hibrid materialın yaradılması üçün metal ionlarından və üzvi molekullardan əmələ gələn birləşmələrdir. Bu hibrid strukturlar məsaməli və ya qeyri-məsaməli ola bilər və müxtəlif funksiyalar təklif edir.
- MOF-ların sonokimyəvi sintezi perspektivli bir üsuldur, çünki metal-üzvi kristallar çox səmərəli və ətraf mühitə uyğun istehsal olunur.
- MOF-ların ultrasəs istehsalı laboratoriyada kiçik nümunələrin hazırlanmasından tam kommersiya istehsalına qədər xətti şəkildə genişləndirilə bilər.
metal-üzvi çərçivələr
Kristal metal-üzvi çərçivələr (MOF) yüksək potensiallı məsaməli materiallar kateqoriyasına aiddir, bunlardan qazın saxlanmasında, adsorbsiyada/ayrılmada, katalizdə, adsorbent kimi, maqnitçilikdə, sensor dizaynında və dərmanların çatdırılmasında istifadə oluna bilər. MOF-lar adətən öz-özünə yığılma yolu ilə formalaşır, burada ikinci dərəcəli tikinti bölmələri (SBU) mürəkkəb şəbəkələr yaratmaq üçün üzvi boşluqlar (liqandlar) ilə birləşdirilir. Üzvi aralayıcılar və ya metal SBU-lar MOF-un məsaməliliyinə nəzarət etmək üçün dəyişdirilə bilər ki, bu da onun funksionallığı və xüsusi tətbiqlər üçün faydalılığı baxımından vacibdir.
MOF-ların sonokimyəvi sintezi
Ultrasonik şüalanma və bununla da yaranır kavitasiya kimi tanınan kimyəvi reaksiyalara bənzərsiz təsiri ilə məşhurdur Sonokimya. Kavitasiya qabarcıqlarının şiddətli partlaması həddindən artıq yüksək keçici temperatur (5000 K), təzyiqlər (1800 atm) və soyutma dərəcələri (10) olan lokallaşdırılmış qaynar nöqtələr yaradır.10Ks-1) həmçinin şok dalğaları və nəticədə maye jetləri. Bunlarda kavitasiya isti nöqtələrdə kristal nüvələşməsi və böyüməsi, məsələn, Ostwald yetişməsi ilə induksiya olunur və təşviq edilir. Bununla belə, hissəcik ölçüsü məhduddur, çünki bu qaynar nöqtələr həddindən artıq soyutma dərəcələri ilə xarakterizə olunur, yəni reaksiya mühitinin temperaturu millisaniyələrə düşür.
Ultrasəsin MOF-ları sintez etdiyi məlumdur sürətlə altında mülayim kimi proses şərtləri solventsiz, saat otaq temperaturu və altında mühit təzyiqi. Araşdırmalar göstərdi ki, MOF istehsal edilə bilər sərfəli saat yüksək məhsuldarlıq sonokimyəvi yolla. Nəhayət, sonokimyəvi MOF-ların sintezi a yaşıl, ekoloji cəhətdən təmiz üsul.
MOF-5-in hazırlanması
Wang et al (2011) araşdırmasında Zn4O[1,4-benzendikarboksilat]3 vasitəsilə sintez edilmişdir sonokimyəvi marşrut. 1,36 q H2BDC və 4,84 q Zn (NO3)2·6H2O əvvəlcə 160 ml DMF-də həll edildi. Sonra ultrasəs şüalanması altında qarışığa 6,43 q TEA əlavə edildi. 2 saatdan sonra rəngsiz çöküntü filtrasiya yolu ilə toplandı və DMF ilə yuyuldu. Bərk maddə vakuumda 90°C-də qurudulur və sonra vakuum desikatorunda saxlanılır.
Mikroməsaməli MOF Cu hazırlanması3(BTC)2
Li və başqaları. (2009) Cu kimi 3-D kanalları ilə üçölçülü (3-D) metal-üzvi çərçivənin (MOF) səmərəli ultrasəs sintezi haqqında məlumat verir.3(BTC)2 (HKUST-1, BTC = benzol-1,3,5-trikarboksilat). Cuprik asetat və H3DMF/EtOH/H qarışıq məhlulunda BTC2At ultrasəs şüalanması altında O (3:1:2, v/v). ətraf mühitin temperaturu və atmosfer təzyiqi üçün qısa reaksiya müddəti (5-60 dəq) Cu verdi3(BTC)2 In yüksək məhsuldarlıq (62,6–85,1%). Bunlar Cu3(BTC)2 nano-kristalların ölçüləri 10-200 nm arasındadır, daha kiçik adi solvotermal üsulla sintez edilənlərdən daha çox. Cu arasında fiziki-kimyəvi xassələrdə, məsələn, BET səthinin sahəsi, məsamələrin həcmi və hidrogen saxlama qabiliyyəti baxımından əhəmiyyətli fərqlər yox idi.3(BTC)2 ultrasəs üsulu ilə hazırlanmış nano-kristallar və təkmilləşdirilmiş solvotermal üsulla əldə edilən mikrokristallar. Həlledici diffuziya texnikası, hidrotermal və solvotermal üsullar kimi ənənəvi sintetik üsullarla müqayisədə məsaməli MOF-ların qurulması üçün ultrasəs metodunun yüksək olduğu aşkar edilmişdir. Səmərəli və daha ekoloji cəhətdən təmizdir.
Bir Ölçülü Mg(II) MOF-un hazırlanması
Təhmasian və b. (2013) hesabat a Səmərəli, aşağı qiymət, və ekoloji cəhətdən təmiz MgII, {[Mg(HIDC)(H) əsasında 3D supramolekulyar metal-üzvi çərçivə (MOF) istehsal etmək üçün marşrut2O)2]⋅1.5H2O}N (H3L = 4,5-imidazol-dikarboksilik turşu) ultrasəs yardımlı marşrutdan istifadə etməklə.
Nanostrukturlu {[Mg(HIDC)(H2O)2]⋅1.5H2O}N aşağıdakılar vasitəsilə sintez edilmişdir sonokimyəvi marşrut. Nanoölçülü {[Mg(HIDC)(H2O)2]⋅1.5H hazırlamaq üçün2O}n (1), 20 mL H liqandının məhlulu3IDC (0.05M) and potassium hydroxide (0.1 M) was positioned a high-density ultrasonic probe with a maximum power output of 305 W. Into this solution 20 mL of an aqueous solution of magnesium nitrate (0.05M) was added dropwise. The obtained precipitates were filtered off, washed with water andethanol, and air-dried (m.p.> 300ºC. (Found: C, 24.84; H, 3.22; N, 11.67%.). IR (cm-1) seçilmiş zolaqlar: 3383 (a), 3190 (a), 1607 (br), 1500 (m), 1390 (s), 1242 (m), 820 (m), 652 (m)).
İlkin reagentlərin konsentrasiyasının nanostrukturlu birləşmənin ölçüsünə və morfologiyasına təsirini öyrənmək üçün yuxarıda göstərilən proseslər ilkin reagentlərin aşağıdakı konsentrasiya şəraitində aparılmışdır: [HL2−] = [Mg2+] = 0,025 M.
Floresan mikro gözenekli MOF-ların Sono-Sintezi
Qiu və başqaları. (2008) tapdı sonokimyəvi floresan mikro gözenekli MOF, Zn sürətli sintezi üçün marşrut3(BTC)2⋅12H2O (1) və 1-in nanokristallarından istifadə edərək orqanoaminlərin seçmə tədqiqi. Nəticələr göstərir ki, ultrasəs sintez nanoölçülü MOF-lara sadə, səmərəli, aşağı qiymətə və ekoloji cəhətdən təmiz bir yanaşmadır.
MOF 1 ultrasəs üsulu ilə sintez edilmişdir mühit temperatur və atmosferik müxtəlif reaksiya müddətləri üçün müvafiq olaraq 5, 10, 30 və 90 dəqiqə təzyiq. Hidrotermal metoddan istifadə edərək 1-ci birləşməni sintez etmək üçün bir nəzarət təcrübəsi də aparıldı və strukturlar WinPLOTR və Fullprof istifadə edərək toz rentgen difraksiyasının (XRD) nümunələrinin IR, elementar analizi və Rietveld analizi ilə təsdiqləndi.13. Təəccüblüdür ki, sink asetat dihidratın benzen-1,3,5-trikarboksilik turşusu (H) ilə reaksiyası3BTC) ultrasəs şüalanması altında ətraf mühitin temperaturunda və təzyiqdə 5 dəqiqə ərzində suda (v/v) etanolun 20%-də 1-də nəzərəçarpacaq dərəcədə yüksək məhsuldarlıq (75,3%, H3BTC). Həmçinin, 1-in məhsuldarlığı reaksiya müddətini 10 dəqiqədən 90 dəqiqəyə qədər artırmaqla tədricən 78,2% -dən 85,3% -ə yüksəldi. Bu nəticə onu deməyə əsas verir sürətli sintez MOF əhəmiyyətli dərəcədə həyata keçirilə bilər yüksək məhsuldarlıq ultrasəs metodundan istifadə etməklə. 140°C-də yüksək təzyiqdə 24 saat ərzində həyata keçirilən eyni MOF 1 birləşməsinin hidrotermal sintezi ilə müqayisədə ultrasəs sintezi yüksək məhsuldarlıq və aşağı qiymət.
Sink asetatı H3BTC ilə eyni reaksiya mühitində ətraf mühitin temperaturunda və ultrasəs olmadan təzyiqdə qarışdırmaqla heç bir məhsul alınmadığı üçün, sonication oynamalıdır vacibdir MOF 1-in formalaşması zamanı rolu.
Ultrasəs prosesləri: From laboratoriya üçün sənaye Ölçək
sonokimyəvi avadanlıq
Hielscher Ultrasonics güclü və etibarlı ultrasəs cihazları və sonokimyəvi reaktorların dizaynı və istehsalında uzunmüddətli təcrübəyə malikdir. Hielscher, geniş spektrli ultrasəs cihazları ilə tətbiq tələblərinizi əhatə edir – kiçikdən laboratoriya cihazları bitdi Skamya üstü və pilot tam ultrasəs aparatlarısənaye sistemləri kommersiya miqyasında sonokimyəvi istehsal üçün. Geniş çeşiddə sonotrodlar, gücləndiricilər, reaktorlar, axın hüceyrələri, səs-küyün ləğvi qutuları və aksessuarlar sizin üçün optimal quraşdırmanı konfiqurasiya etməyə imkan verir. sonokimyəvi reaksiya. Hielscher'in ultrasəs cihazları çox Möhkəm, üçün tikilmişdir 24/7 əməliyyat və yalnız çox az texniki xidmət tələb edir.
Metal-Üzvi Çərçivələr sonokimyəvi yolla effektiv şəkildə sintez edilə bilər
ultrasəs aparatı UIP1000hd sonokimyəvi reaktor ilə
Ədəbiyyat / İstinadlar
- Dey, Çandan; Kundu, Tanay; Bisval, Bişnu P.; Mallik, Arijit; Banerji, Rahul (2014): Kristal metal-üzvi çərçivələr (MOF): sintez, quruluş və funksiya. Acta Crystallographica Bölmə B 70, 2014. 3-10.
- Haşimi, Lida; Morsali, Əli; Yılmaz, Veysel T.; Büyükgüngör, Orhan; Xavasi, Həmid Rza; Aşuri, Fatimə; Bağerzadə, Müctəba (2014): İki nanoölçülü qurğuşun(II) metal-üzvi çərçivənin sonokimyəvi sintezi; qurğuşun (II) oksid nanohissəciklərinin katalizi və hazırlanması üçün tətbiq. Molecular Structure jurnalı 1072, 2014. 260-266.
- Li, Zonq-Qun; Qiu, Ling-Quang; Xu, Tao; Vu, Yun; Wang, Wei; Vu, Zhen-Yu; Jiang, Xia (2009): Mikroməsaməli metal-üzvi çərçivə Cu3(BTC)2 mühitin temperaturu və təzyiqində ultrasəs sintezi: Effektiv və ekoloji cəhətdən təmiz bir üsul. Materials Letters 63/1, 2009. 78-80.
- Qiu, Ling-Quang; Li, Zonq-Qun; Vu, Yun; Wang, Wei; Xu, Tao; Jiang, Xia (2008): Mikroməsaməli metal-üzvi çərçivənin nanokristallarının ultrasəs metodu ilə asan sintezi və orqanoaminlərin seçmə tədqiqi. Chemical Communication 2008, 3642–3644.
- Stock, Norbert; Biswas, Syam (2012): Metal-Üzvi Çərçivələrin (MOF) sintezi: Müxtəlif MOF Topologiyalarına, Morfologiyalarına və Kompozitlərinə gedən yollar. Chemical Review 112/2, 2012. 933–969.
- Suslick, Kenneth S. (ed.) (1988): Ultrasəs: Onun Kimyəvi, Fiziki və Bioloji Təsirləri. VCH: Weinheim, Almaniya. 1988.
- Təhmasian, Arine; Morsali, Əli; Joo, Sang Woo (2013): Bir Ölçülü Mg(II) Metal-Üzvi Çərçivənin Sonokimyəvi Sintezləri: MgO Bir Ölçülü Nanostrukturun Hazırlanması üçün Yeni Sülh.. Nanomateriallar jurnalı 2013.
- Tompson, Joshua A.; Chapman, Karena W.; Koros, William J.; Jones, Christopher W.; Nair, Sankar (2012): ZIF-8 nanohissəciklərinin sonikasiya ilə bağlı Ostwald yetişməsi və ZIF-8/polimer kompozit membranlarının əmələ gəlməsi. Microporous and Mesoporous Materials 158, 2012. 292-299.
- Wang, LiPing; Xiao, Bin; Wang, GongYing; Wu, JiQian (2011): Metal-üzvi çərçivə Zn ilə katalizləşdirilmiş polikarbonat diolun sintezi4O [CO2-C6H4-CO2]3. Elm Çin Kimya 54/9, 2011. 1468-1473.