Υπερβολική προετοιμασία μεταλλικών-οργανικών πλαισίων (MOFs)

• Metal-Organic Πλαίσια είναι ενώσεις που σχηματίζονται από ιόντα μετάλλων και οργανικά μόρια, έτσι ώστε να δημιουργεί μια ένα, δύο, ή τριών διαστάσεων υβριδικού υλικού. Αυτές οι υβριδικές δομές μπορούν να είναι πορώδη ή μη πορώδη και προσφέρουν πολλαπλές λειτουργίες.
• Η sonochemical σύνθεση MOFs είναι μια υποσχόμενη τεχνική ως οι μεταλλο-οργανικά κρυστάλλους που παράγονται πολύ αποτελεσματικό και φιλικό προς το περιβάλλον.
• Η υπερηχητική παραγωγή MOFs μπορεί να είναι γραμμικά κλίμακα-up από την παρασκευή μικρών δειγμάτων στο εργαστήριο σε πλήρη εμπορική παραγωγή.

Metal-Organic Πλαίσια

Κρυσταλλική μέταλλο-οργανικά πλαίσια (MOFs) εμπίπτουν στην κατηγορία των υψηλού δυναμικού πορώδη υλικά, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε αποθήκευση αερίου, προσρόφηση / διαχωρισμός, κατάλυση, ως προσροφητικά, στο μαγνητισμό, το σχεδιασμό του αισθητήρα, και την παράδοση του φαρμάκου. MOFs σχηματίζονται τυπικά από την αυτο-συναρμολόγηση όπου δευτερογενή μονάδες κτιρίου (SBUs) να συνδεθεί με οργανικούς αποστάτες (συνδέτες) για τη δημιουργία σύνθετων δικτύων. Τα οργανικά αποστάτες ή ο μεταλλικός SBUs μπορεί να τροποποιηθεί έτσι ώστε να ελέγχουν το πορώδες του MOF, η οποία είναι κρίσιμης σημασίας όσον αφορά τις λειτουργίες του και η χρησιμότητά της για συγκεκριμένες εφαρμογές.

Sonochemical Σύνθεση MOFs

Ακτινοβολία υπερήχων και η με τον τρόπο αυτό δημιουργούνται σπηλαίωση είναι καλά γνωστές για τα μοναδικά αποτελέσματά της για τις χημικές αντιδράσεις, γνωστές ως sonochemistry. Η βίαιη κατάρρευση των φυσαλίδων σπηλαίωσης παράγει εντοπισμένη θερμά σημεία με εξαιρετικά υψηλές παροδικές θερμοκρασίες (5000 K), οι πιέσεις (1800 atm), και τα ποσοστά ψύξεως (10¹⁰ks^-1) Καθώς και κρουστικά κύματα και προκύπτον υγρό πίδακες. Σε αυτά Cavitational καυτά σημεία, ο κρύσταλλος πυρήνων και η ανάπτυξη, π.χ. από ωρίμανση Ostwald, επάγεται και προωθείται. Ωστόσο, το μέγεθος των σωματιδίων είναι περιορισμένη καθώς οι εν λόγω hot spots χαρακτηρίζεται από ακραίες ταχύτητες ψύξεως που σημαίνει ότι η θερμοκρασία του μέσου αντίδρασης εμπίπτει χιλιοστά του δευτερολέπτου.
Υπέρηχος είναι γνωστό για να συνθέσει MOFs ταχέως κάτω από ήπιος συνθήκες διεργασίας, όπως χωρίς διαλύτες, σε θερμοκρασία δωματίου και κάτω πίεση περιβάλλοντος. Μελέτες έχουν δείξει ότι μπορεί να παραχθεί MOFs με οικονομικά αποδοτικό τρόπο ΣΤΟ Υψηλή απόδοση μέσω sonochemical διαδρομή. Τέλος, η Sonochemical σύνθεση MOFs είναι ένα πράσινος, Φιλικό προς το περιβάλλον τρόπο.

Παρασκευή του MOF-5

Στη μελέτη των Wang et al (2011), Ζη₄O [1,4-benzenedicarboxylate]₃ συντέθηκε μέσω Sonochemical Διαδρομή. 1,36 g H₂BDC και 4,84 g Ζη (ΝΟ₃),₂· 6Η₂O είχαν inilially διαλύθηκαν σε 160 ml DMF. Στη συνέχεια, 6,43 g ΤΕΑ προστέθηκε στο μίγμα υπό υπερηχητική ακτινοβολία. Μετά από 2 ώρες το άχρωμο ίζημα συνελέγη δια fi ltration και πλύθηκε με DMF. Το στερεό ξηραίνεται στους 90 ° C σε κενό και στη συνέχεια αποθηκεύονται σε έναν ξηραντήρα κενού.

Παρασκευή του μικροπορώδους MOF Cu₃BTC₂

Li et αϊ. (2009) αναφέρουν την αποτελεσματική υπερήχων σύνθεση των τριών διαστάσεων (3-D) μετάλλου-οργανικά πλαίσιο (MOF) με κανάλια 3-D, όπως Cu₃BTC₂ (HKUST-1, BTC = βενζόλιο-1,3,5-τρικαρβοξυλικού). Η αντίδραση του οξικού χαλκού και Η₃BTC σε ένα μεικτό διάλυμα DMF / EtOH / H₂O (3: 1: 2, ν / ν) υπό υπερηχητική ακτινοβολία σε θερμοκρασία περιβάλλοντος και ατμοσφαιρική πίεση Για βραχείς χρόνους αντίδρασης (5-60 min) με Gave₃BTC₂ Σε Υψηλή απόδοση (62,6 - 85,1%). Αυτά Cu₃BTC₂ νανο-κρύσταλλοι έχουν διαστάσεις ενός περιοχή μεγέθους 10-200 nm, τα οποία είναι πολύ μικρότερος από εκείνα που συντίθενται χρησιμοποιώντας συμβατική μέθοδο solvothermal. Δεν υπήρχαν σημαντικές διαφορές στις φυσικοχημικές ιδιότητες, π.χ. περιοχή ΒΕΤ επιφάνεια, όγκο πόρων, και την ικανότητα αποθήκευσης υδρογόνου, μεταξύ Cu₃BTC₂ νανο-κρυστάλλων παρασκευάζονται χρησιμοποιώντας μέθοδο με υπερήχους και οι μικροκρύσταλλοι που λαμβάνονται με τη χρήση βελτιωμένης μεθόδου solvothermal. Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές συνθετικές τεχνικές, όπως η τεχνική διαλύτη διάχυσης, υδροθερμική και solvothermal μεθόδους, η μέθοδος υπερήχων για την κατασκευή πορωδών MOFs βρέθηκε να είναι εξαιρετικά αποτελεσματικός και πιο φιλικά προς το περιβάλλον.

Παρασκευή μιας μονοδιάστατης Mg (II) MOF

Tahmasian et αϊ. (2013) Αναφορά αποτελεσματικός, χαμηλό κόστος, και φιλικό προς το περιβάλλον διαδρομή για παραγωγή ενός 3D υπερμοριακές μέταλλο-οργανικά πλαίσια (MOF) με βάση μαγνησίου ΙΙ, MgII, {[Mg (HIDC) (H₂O₂] ⋅1.5H₂η}_Ν (H3L = 4,5-ιμιδαζολο-δικαρβοξυλικό οξύ) χρησιμοποιώντας μια υπερηχητικά-υποβοηθούμενη διαδρομή.
Νανοδομημένων {[Mg (HIDC) (H₂O₂] ⋅1.5H₂η}_Ν συντέθηκε μέσω της παρακάτω Sonochemical Διαδρομή. Για την παρασκευή nanosized {[Mg (HIDC) (H2O) 2] ⋅1.5H₂O} n (1), 20 mL ενός διαλύματος του συνδέτη H₃IDC (0.05Μ) και υδροξειδίου του καλίου (0,1 Μ) τοποθετήθηκε ένα υψηλής πυκνότητας καθετήρα υπερήχων, με μέγιστη ισχύ εξόδου 305 W. Σε αυτό το διάλυμα 20 mL ενός υδατικού διαλύματος νιτρικού μαγνησίου (0.05Μ) προστέθηκε στάγδην. Τα ληφθέντα ιζήματα διηθήθηκαν, πλύθηκαν με νερό andethanol, και ξηραίνεται στον αέρα (σημείο τήξεως> 300 ° C (Βρέθηκαν:... C, 24.84? Η, 3,22? Ν, 11,67%) IR (cm^-1) Επιλεγμένων ζωνών: 3383 (νν), 3190 (νν), 1607 (br), 1500 (m), 1390 (s), 1242 (m), 820 (m), 652 (m)).
Για τη μελέτη της επίδρασης της συγκέντρωσης του αρχικού αντιδραστηρίων με το μέγεθος και τη μορφολογία των νανοδομημένων ένωσης, οι παραπάνω διεργασίες έγιναν υπό την ακόλουθη συνθήκη συγκέντρωση των αρχικών αντιδραστηρίων: [HL2-] = [Mg2 +] = 0.025 Μ

Sono-Σύνθεση φθορίζοντος MOFs μικροπορώδους

Qiu et αϊ. (2008) βρέθηκε ένα Sonochemical διαδρομή για την ταχεία σύνθεση φθοριζόντων μικροπορώδους MOF, Ζη₃BTC₂⋅ 12H₂O (1) και επιλεκτική ανίχνευση των organoamines χρησιμοποιώντας νανοκρυστάλλων του 1. Τα αποτελέσματα αποκαλύπτουν ότι υπερήχων Σύνθεση είναι ένα απλό, αποτελεσματικό, χαμηλού κόστους και φιλική προς το περιβάλλον προσέγγιση στην νανοκλίμακα MOFs.
MOF 1 συντέθηκε χρησιμοποιώντας τη μέθοδο με υπερήχους σε ένα περιβάλλων θερμοκρασίας και ατμοσφαιρικός πίεσης για διαφορετικούς χρόνους αντίδρασης των 5, 10, 30, και 90 λεπτά, αντίστοιχα. Ένα πείραμα ελέγχου διεξήχθη επίσης να συντεθεί η ένωση 1 χρησιμοποιώντας τη μέθοδο υδροθερμική, και οι δομές επιβεβαιώθηκαν με IR, στοιχειακή ανάλυση και ανάλυση Rietveld της διάθλασης σκόνης ακτίνων-Χ (XRD) χρησιμοποιώντας WinPLOTR και Fullprof¹³. Παραδόξως, η αντίδραση της διένυδρου οξικού ψευδαργύρου με βενζολο-1,3,5-τρικαρβοξυλικό οξύ (H₃BTC) σε 20% αιθανόλης σε νερό (ν / ν) υπό ακτινοβολία υπερήχων σε θερμοκρασία και πίεση περιβάλλοντος επί 5 λεπτά έδωσε 1 σε μια αξιοσημείωτα Υψηλή απόδοση (75,3%, με βάση την H₃BTC). Επίσης, η απόδοση του 1 αυξήθηκε σταδιακά από 78,2% έως 85,3% με την αύξηση του χρόνου αντίδρασης από 10 έως 90 λεπτά. Το αποτέλεσμα αυτό δείχνει ότι ταχεία σύνθεση της MOF μπορεί να πραγματοποιηθεί σε ένα σημαντικά Υψηλή απόδοση χρησιμοποιώντας τη μέθοδο υπερήχων. Σε σύγκριση με υδροθερμική σύνθεση της ίδιας ένωσης MOF 1, η οποία διεξάγεται στους 140 ° C σε υψηλή πίεση για 24 h, 12 υπερηχητική σύνθεση βρέθηκε να είναι μία πολύ αποτελεσματική μέθοδος με υψηλή απόδοση και χαμηλό κόστος.
Δεδομένου ότι κανένα προϊόν ελήφθη με ανάμιξη οξικού ψευδαργύρου με H3BTC στο ίδιο μέσο αντίδρασης σε θερμοκρασία και πίεση περιβάλλοντος υπό την απουσία υπερήχων, Η κατεργασία με υπερήχους πρέπει να παίξουν ένα σπουδαίος ρόλο κατά τη διάρκεια του σχηματισμού του MOF 1.

Υπερήχων διαδικασίες: Από Εργαστήριο προς την Βιομηχανικός Κλίμακα

Sonochemical Εξοπλισμός

Hielscher Ultrasonics έχει μακρόχρονη εμπειρία στο σχεδιασμό και την κατασκευή των ισχυρών και αξιόπιστων ultrasonicators και sonochemical αντιδραστήρες. Hielscher καλύπτει τις απαιτήσεις της εφαρμογής σας με την ευρεία γκάμα των συσκευών υπερήχων – από μικρές συσκευές εργαστηρίου πάνω από πάγκος και πιλότος ultrasonicators μέχρι πλήρουςβιομηχανικά συστήματα για sonochemical παραγωγή σε εμπορική κλίμακα. Μια μεγάλη ποικιλία από sonotrodes, αναμνηστική, αντιδραστήρες, τα κύτταρα ροής, κουτιά ακύρωσης θορύβου και αξεσουάρ επιτρέπουν να διαμορφώνουν τη βέλτιστη ρύθμιση για σας Sonochemical αντίδραση. συσκευές υπερήχων Hielscher είναι πολύ εύρωστος, Που χτίστηκε για 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργίας και χρειάζονται μόνο ελάχιστη συντήρηση.