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 yaranan kavitasiya, sonokimya kimi tanınan kimyəvi reaksiyalara bənzərsiz təsiri ilə məşhurdur. 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. Bu kavitasiya qaynar nöqtələrində, 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 yumşaq proses şəraitində, məsələn, solventsiz, otaq temperaturunda və ətraf mühitin təzyiqi altında MOF-ları sürətlə sintez etdiyi məlumdur. Tədqiqatlar göstərdi ki, MOFs sonokimyəvi yolla yüksək məhsuldarlıqla səmərəli şəkildə istehsal edilə bilər. Nəhayət, MOF-ların sonokimyəvi sintezi yaşıl, ekoloji cəhətdən təmiz bir üsuldur.

MOF-5-in hazırlanması

Wang et al (2011) araşdırmasında Zn₄O[1,4-benzendikarboksilat]₃ sonokimyəvi yolla sintez edilmişdir. 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 aşağıdakı sonokimyəvi yolla sintez edilmişdir. 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) flüoresan mikro gözenekli MOF, Zn-nin sürətli sintezi üçün sonokimyəvi marşrut tapdı.₃(BTC)₂⋅12H₂O (1) və 1-in nanokristallarından istifadə edərək orqanoaminlərin seçmə tədqiqi. Nəticələr göstərir ki, ultrasəs sintezi nanoölçülü MOF-lara sadə, səmərəli, aşağı qiymətli və ekoloji cəhətdən təmiz bir yanaşmadır.
MOF 1 ultrasəs üsulu ilə ətraf mühitin temperaturunda və atmosfer təzyiqində müvafiq olaraq 5, 10, 30 və 90 dəqiqə müxtəlif reaksiya müddətləri üçün sintez edilmişdir. 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) 20% etanolda suda (v/v) ultrasəs şüalanması altında ətraf mühitin temperaturu və təzyiqində 5 dəqiqə ərzində olduqca yüksək məhsuldarlıqda 1 verdi (H əsasında 75,3%)₃BTC). Həmçinin, 1-in məhsuldarlığı reaksiya müddətini 10 dəqiqədən 90 dəqiqəyə qədər artırmaqla tədricən 78,2% -dən 85,3% -ə yüksəldi. Bu nəticə göstərir ki, MOF-un sürətli sintezi sonikasiyadan istifadə etməklə xeyli yüksək məhsuldarlıqla həyata keçirilə bilər. 140°C-də yüksək təzyiqdə 24 saat ərzində həyata keçirilən eyni birləşmə MOF 1-in hidrotermal sintezi ilə müqayisədə ultrasəs sintezi yüksək məhsuldarlıq və aşağı qiymətə malik yüksək effektiv üsul kimi aşkar edilmişdir.
Sink asetatı H3BTC ilə eyni reaksiya mühitində ultrasəs olmadıqda ətraf mühitin temperaturunda və təzyiqində qarışdırmaqla heç bir məhsul alınmadığından belə nəticəyə gəlmək olar ki, MOF 1-in əmələ gəlməsi zamanı sonikasiya mühüm rol oynayır.
 

Sonikasiyadan istifadə edərək supramolekulyar strukturların asan sintezi – Daha çox oxuyun!

Prosesiniz üçün Ən Yaxşı Sonokimyəvi Avadanlığı tapın!

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. Çox sayda sonotrodlar, gücləndiricilər, reaktorlar, axın hüceyrələri, səs-küyün ləğvi qutuları və aksesuarları sonokimyəvi reaksiyanız üçün optimal quraşdırmanı konfiqurasiya etməyə imkan verir. Hielscher sonicatorları çox möhkəmdir, 24/7 əməliyyat üçün qurulur və yalnız çox az texniki xidmət tələb edir.