Pruski Plavi ili željezni heksacijanoferrat je nano-strukturiran metalni organski okvir (MOF), koji se koristi u proizvodnji natrij-ionski baterija, biomedicini, ćilima i elektronici. Ultrazvučna mokro-hemijska sinteza je efikasan, pouzdan i brz put za proizvodnju pruske plave nanokoze i pruski plavih analoga kao što su bakrov heksacijanoferrat i nikl heksacijanoferrat. Ultrazvučno precipitirane pruske Plave nanočestice karakteriziraju uska distribucija veličine čestica, mono-disperzija i visoka funkcionalnost.

Pruski plavi i heksacijanoferatni analogni

Pruski Plavi ili željezni heksacijanoferati se naširoko koriste kao funkcionalni materijal za dizajniranje elektrokemijskih aplikacija i za proizvodnju hemijskih senzora, Elektrohromski prikazi, tira i premazi, baterije (natrijum-ionove baterije), kondenzatori i superkapacitori, materijali za skladištenje kacija kao što su za H+ ili Cs+, katalizatori, teranostika i drugi. Zbog svoje dobre redoks aktivnosti i visoke elektrohemičke stabilnosti, Prussian Blue je metalo-organska okvirna (MOF) struktura koja se široko koristi za izmjenu elektroda.
Osim raznih drugih primjena, pruski Plavi i njegovi analogi bakra heksacijanoferrat i nikl heksacijanoferrat se koriste kao kovčezi u boji plave, crvene i žute boje.
Ogromna prednost pruskog Plavog nanočestica je njihova sigurnost. Pruske Plave nanočestice su potpuno biorazgradljive, biokompatibilne, i odobrene od strane FDA za medicinske aplikacije.

Sonochemical Synthesis of Prussian Blue Nanocubes

Sinteza pruske Plave / heksacijanoferitske nanočestice je reakcija heterogenih mokro-hemijskih padavina. Da bi se dobili nanočestice sa uskom distribucijom veličine čestica i monodisperznosti, potreban je pouzdan put padavina. Ultrazvučne padavine su dobro poznate po pouzdanoj, efikasnoj i jednostavnoj sintezi visokokvalitetnih nanočestica i pigmenta kao što su magnetit, cink molybdate, cink fosfomolibdat, razne nanočestice jezgre školjke itd.

Mokro-kemijske sinteze rute za pruski plave nanočestice

Sonohemijski put pruske plave sinteze nanočesnica je efikasan, facil, brz i ekološki prikladan. Ultrazvučne padavine prinose u visokokvalitetnim pruskim plavim nanokobama, koje karakteriziraju jednolična mala veličina (cca. 5nm), uska distribucija veličine i monodisperzitet.
Pruske Plave nanočestice se mogu sintetizirati putem raznih padavina sa ili bez polimernih stabilizatora.
Izbjegavajući korištenje stabilizirajućeg polimera, pruski Plavi nanokube se mogu precipitirati jednostavno ultrazvučnim miješanje FeCl-a₃ i K₃[Fe(CN)₆] u prisustvu H₂The₂.
Upotreba sonohemije u ovoj vrsti sinteze pomogla je da se dobiju manje nanočestice (dakle, veličine 5 nm umjesto veličine 50 nm dobivene bez sonikacije). (Dacarro et al. 2018)

Case Studies of Ultrasonic Prussian Blue Synthesis

Općenito, pruske plave Nanočestice se sintetiziraju koristeći ultrasonication metodu.
U ovoj tehnici, 0,05 M otopina K₄[Fe(CN)₆] dodaje se 100 ml otopine hlorovodikova kiselina od (0,1 mol/L). Rezultujući K₄[Fe(CN)₆] vodena otopina se čuva na 40ºC 5 h dok se sonicira otopina, a zatim se dozvoljava hlađenje na sočnoj temperaturi. Dobiveni plavi proizvod se filtrira i više puta ispere destilovanom vodom i apsolutnim etanolom i konačno suši u vakuumnoj pećnici na 25ºC za 12 h.

Heksacijanoferitski analogni bakra heksacijanoferita (CuHCF) sintetiziran je sljedećim putem:
CuHCF nanočestice su sintetizirane kao po sljedećoj jednačini:
Cu(NE)₃)₃ + K₄[Fe(CN)₆] —> Cu₄[Fe(CN)₆] + KN0₃

CuHCF nanočestice se sintetiziraju metodom koju je razvio Bioni et al., 2007 [1]. Smjesa od 10 mL od 20 mmol L^-1 K₃[Fe(CN)₆] + 0,1 mol L^-1 KCl otopina sa 10 mL od 20 mmol L^-1 CuCl₂ + 0,1 mol L^-1 KCl, u sonication pljosci. Smjesa se zatim ozrači ultrazvučnim zračenjem visokog inteziteta 60 min, zapošljavajući direktan uranjajući titanijski rog (20 kHz, 10Wcm^-1) koji je umočen do dubine od 1 cm u rastvor. Tokom smjese uočavan je izgled svijetlo-smeđeg naslaga. Ova disperzija se dijalize tokom 3 dana kako bi se dobila vrlo stabilna, svijetlo smeđa raspršivanje u boji.
(cf. Jassal et al. 2015)

Wu et al. (2006) sintetizirali su pruske Plave nanočestice preko sonokemijskog puta iz K₄[Fe(CN)₆], u kojoj je Fe2+ proizveden raspadanjem [FeII(CN)6]4− ultrazvučnim ozračivanjem u klorovodičnoj kiselini; Fe^{2 +} je oksidizirana na Fe^{3 +} da reagiraju sa preostalim [FeII(CN)₆]4− ioni. Istraživačka grupa je zaključila da je uniformna distribucija veličine sintetiziranih pruski plavih nanokuba uzrokovana ultrasonikom efekata. Fe-SEM slika lijevo pokazuje sonohemijski sintetizirano željezo heksacijanoferate nanokoba od strane Wuove istraživačke grupe.

Sinteza velikih razmjera: za pripremu PB nanočestica na velikim razmjerima, PVP (250 g) i K₃[Fe(CN)₆] (19,8 g) su dodani u 2.000 mL HCl otopine (1 M). Rastvor je bio soniciran dok nije bio čist, a zatim je bio 20-24 sata u pećnici na 80°C da bi se postigla reakcija starenja. Smjesa je tada centrifugiran na 20.000 o/s u 2 sata za prikupljanje PB nanočestica. (Sigurnosna napomena: Kako bi se izbacio bilo koji HCN stvoren, reakcija bi se trebala izvršiti u haubi od isparenja).

Ultrazvučne sonde i sonohemijski reaktori za prusku plavu sintezu

Hielscher Ultrasonics je dugoročno iskustvo proizvođač ultrazvučne opreme visokih performansi koja se koristi širom svijeta u laboratorijama i industrijskoj proizvodnji. Sonohemijski sinteza i padavine nanočestica i pigmenta je zahtjevna primjena koja zahtijeva ultrazvučne sonde velike snage koje generiraju konstantne amplitude. Svi Hielscherovi ultrazvučni uređaji su dizajnirani i proizvedeni za 24/7 pod punim teretom. Ultrazvučni procesori su dostupni od kompaktnih 50 vata laboratorijskih ultrazvučnikatora do 16.000watta snažnih inline ultrazvučnih sistema. Široka raznovrsnost booster rogova, sonotroda i ćelija protoka omogućava individualno postavljanje sonohemskog sistema u korespondenciji sa prekurzorima, putem i konačnim proizvodom.
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne sonde visokih performansi koje mogu posebno postaviti da isporuče puni spektar vrlo blagih do vrlo visokih amplituda. Ako vaša sonohemična primjena zahtijeva neobične specifikacije (npr. vrlo visoke temperature), dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Robusnost Hielscherove ultrazvučne opreme omogućava 24/7 rad na teškim dužnostima i u zahtjevnim okruženjima.

Sonohemijski batch i inline sinteza

Hielscherove ultrazvučne sonde mogu se koristiti za ser i kontinuirano inline sonication. Ovisno o volumenu reakcije i brzini reakcije, preporučit ćemo vam najpouzdanije ultrazvučno podešavanje.

Ultrazvučne sonde i sono-reaktori za bilo koji volumen

Hielscher Ultrasonics raspon proizvoda pokriva cijeli spektar ultrazvučnih procesora od kompaktnih lab ultrasonicatora preko bench-top i pilot sistema do potpuno industrijskih ultrazvučnih procesora sa kapacitetom za obradu tereta kamiona na sat. Cijeli proizvodni raspon nam omogućava da vam ponudimo najpo odgovarajuću ultrazvučnu opremu za vaše tekuće, procesne kapacitete i proizvodne ciljeve.

Precizno kontrolisane amplitude za optimum rezultate

Svi Hielscherovi ultrazvučni procesori su precizno kontrolisani i time pouzdani konji na poslu. Amplituda je jedan od presudnih parametara procesa koji utiču na efikasnost i učinkovitost sonohemijski i sonomehanički izazvanih reakcija. All Hielscher Ultrasonics’ procesori omogućavaju precizno postavljanje amplitude. Sonotrodes i booster rogovi su pribor koji omogućava modificiranje amplitude u još širem rasponu. Hielscherovi industrijski ultrazvučni procesori mogu isporučiti vrlo visoke amplitude i isporučiti potreban ultrazvučni intezitet za zahtjevne aplikacije. Amplitute do 200μm mogu se lako kontinuirano pokrenuti u 24/7 operaciji.
Precizne postavke amplitude i trajno praćenje parametara ultrazvučnog procesa putem pametnog softvera daju vam mogućnost sinteze vaših pruskih Plavih nanokuba i heksacijanoferatinih analoga pod najucinkovitijim ultrazvučnim uslovima. Optimalno sonication za najučinkovitiju sintezu nanočesnik!
Robusnost Hielscherove ultrazvučne opreme omogućava 24/7 rad na teškim dužnostima i u zahtjevnim okruženjima. To čini Hielscherovu ultrazvučnu opremu pouzdanim radom alatom koji ispunjava vaše zahtjeve za sonohemijski proces.

Najkvalitetnije – Dizajniran i proizveden u Njemačkoj

Kao porodični i porodični biznis, Hielscher ima najviše standarde kvaliteta za svoje ultrazvučne procesore. Svi ultrasonicatori su dizajnirani, proizvedeni i temeljito testirani u našem zaglavlju u Teltowu blizu Berlina, Njemačka. Robusnost i pouzdanost Hielscherove ultrazvučne opreme čine ga konjem na poslu u vašoj proizvodnji. 24/7 operacija pod punim teretom i u zahtjevnim okruženjima je prirodna karakteristika Hielscherove ultrazvučne sonde i reaktora visokih performansi.

Tabela u nastavku daje naznaku približan kapacitet prerade naših ultrasonicators: