Υπερήχων υγρή-κατακρήμνιση της Πρωσίας μπλε νανοκύβους

Το Prussian Blue ή σιδηροκυανιούχο σίδηρο είναι ένα νανοδομημένο μεταλλικό οργανικό πλαίσιο (MOF), που χρησιμοποιείται στην κατασκευή μπαταριών ιόντων νατρίου, στη βιοϊατρική, στα μελάνια και στα ηλεκτρονικά. Υπερήχων υγρή-χημική σύνθεση είναι αποτελεσματική, αξιόπιστη και ταχεία οδός για την παραγωγή πρωσικών μπλε νανοκύβων και πρωσικών μπλε αναλόγων όπως εξακυανιούχο χαλκό και εξακυανιούχο νικέλιο. Υπερήχων κατακρημνισμένα πρωσικά μπλε νανοσωματίδια χαρακτηρίζονται από στενή κατανομή μεγέθους σωματιδίων, μονο-διασπορά και υψηλή λειτουργικότητα.

Πρωσικά μπλε και εξακυανιωμένα ανάλογα

Τα πρωσικά μπλε ή σιδηροκυανιούχα σιδήρου χρησιμοποιούνται ευρέως ως λειτουργικό υλικό για το σχεδιασμό ηλεκτροχημικών εφαρμογών και για την κατασκευή χημικών αισθητήρων, ηλεκτροχρωμικών οθονών, μελανιών και επικαλύψεων, μπαταριών (μπαταρίες ιόντων νατρίου), πυκνωτών και υπερπυκνωτών, υλικών αποθήκευσης κατιόντων όπως για H + ή Cs+, καταλύτες, θεραπευτική και άλλα. Λόγω της καλής οξειδοαναγωγικής του δραστηριότητας και της υψηλής ηλεκτροχημικής σταθερότητας, το Prussian Blue είναι μια δομή μεταλλικού-οργανικού πλαισίου (MOF) που χρησιμοποιείται ευρέως για την τροποποίηση ηλεκτροδίων.
Εκτός από διάφορες άλλες εφαρμογές, το Πρωσικό Μπλε και τα ανάλογά του εξακυανιούχος χαλκός και εξακυανιούχο νικέλιο χρησιμοποιούνται ως έγχρωμα μελάνια μπλε, κόκκινου και κίτρινου χρώματος, αντίστοιχα.
Ένα τεράστιο πλεονέκτημα των νανοσωματιδίων Prussian Blue είναι η ασφάλειά τους. Τα νανοσωματίδια Prussian Blue είναι πλήρως βιοδιασπώμενα, βιοσυμβατά και εγκεκριμένα από το FDA για ιατρικές εφαρμογές.

Ηχοχημική σύνθεση των πρωσικών μπλε νανοκύβων

Η σύνθεση νανοσωματιδίων πρωσικού μπλε / εξακυανοφερρίτη είναι αντίδραση ετερογενούς υγρής-χημικής κατακρήμνισης. Προκειμένου να ληφθούν νανοσωματίδια με στενή κατανομή μεγέθους σωματιδίων και μονοδιασπορά, απαιτείται αξιόπιστη οδός καθίζησης. Υπερήχων precicipitation είναι γνωστή για την αξιόπιστη, αποτελεσματική και απλή σύνθεση υψηλής ποιότητας νανοσωματίδια και χρωστικές ουσίες όπως μαγνητίτη, μολυβδαινικό ψευδάργυρο, φωσφομολυβδαινικό ψευδάργυρο, διάφορα νανοσωματίδια πυρήνα-κελύφους κλπ.

Διαδρομές υγρής χημικής σύνθεσης για πρωσικά μπλε νανοσωματίδια

Η ηχοχημική οδός της σύνθεσης νανοσωματιδίων Prussian Blue είναι αποτελεσματική, εύκολη, γρήγορη και φιλική προς το περιβάλλον. Υπερήχων κατακρήμνιση αποδόσεις σε υψηλής ποιότητας πρωσική μπλε νανοκύβους, τα οποία χαρακτηρίζονται από ομοιόμορφο μικρό μέγεθος (περίπου 5nm), στενή κατανομή μεγέθους, και μονοδιασπορά.
Τα νανοσωματίδια Prussian Blue μπορούν να συντεθούν μέσω διαφόρων οδών καθίζησης με ή χωρίς πολυμερείς σταθεροποιητές.
Αποφεύγοντας τη χρήση ενός σταθεροποιητικού πολυμερούς, οι νανοκύβοι Prussian Blue μπορούν να κατακρημνιστούν απλά με υπερηχητική ανάμιξη FeCl₃ και Κ₃[Fe(CN)₆] παρουσία H₂O₂.
Η χρήση της sonochemistry σε αυτό το είδος σύνθεσης βοήθησε στην απόκτηση μικρότερων νανοσωματιδίων (δηλαδή, 5 nm σε μέγεθος αντί για μέγεθος ≈50 nm που λαμβάνεται χωρίς υπερήχους). (Dacarro et al. 2018)

Μελέτες περιπτώσεων υπερήχων πρωσική μπλε σύνθεση

Γενικά, Πρωσικά μπλε νανοσωματίδια συντίθενται με τη χρήση υπερήχων μέθοδος.
Σε αυτή την τεχνική, 0,05 M διάλυμα Κ₄[Fe(CN)₆] προστίθεται σε 100 ml διαλύματος υδροχλωρικού οξέος (0,1 mol/L). Το προκύπτον K₄[Fe(CN)₆] υδατικό διάλυμα διατηρείται στους 40ºC για 5 ώρες ενώ το διάλυμα κατεργάζεται με υπερήχους και στη συνέχεια αφήνεται να κρυώσει σε θερμοκρασία δωματίου. Το λαμβανόμενο μπλε προϊόν διηθείται και πλένεται επανειλημμένα με απεσταγμένο νερό και απόλυτη αιθανόλη και τελικά ξηραίνεται σε κλίβανο κενού στους 25ºC για 12 ώρες.

Ο εξακυανοφερρίτης ανάλογος χαλκού-εξακυανοφερρίτη (CuHCF) συντέθηκε μέσω της ακόλουθης οδού:
Τα νανοσωματίδια CuHCF συντέθηκαν σύμφωνα με την ακόλουθη εξίσωση:
Cu (ΟΧΙ₃)₃ + Κ₄[Fe(CN)₆] —> Cu₄[Fe(CN)₆] + KN0₃

Τα νανοσωματίδια CuHCF συντίθενται με τη μέθοδο που αναπτύχθηκε από τους Bioni et al., 2007 [1]. Το μείγμα των 10 mL των 20 mmol L^-1 K₃[Fe(CN)₆] + 0,1 mol L^-1 Διάλυμα KCl με 10 ml 20 mmol L^-1 CuCl₂ + 0,1 mol L^-1 KCl, σε φιάλη υπερήχων. Στη συνέχεια, το μείγμα ακτινοβολείται με ακτινοβολία υπερήχων υψηλής έντασης για 60 λεπτά, χρησιμοποιώντας κέρατο τιτανίου άμεσης εμβάπτισης (20 kHz, 10Wcm^-1) που βυθίστηκε μέχρι βάθους 1 cm στο διάλυμα. Κατά τη διάρκεια του μείγματος, παρατηρείται η εμφάνιση μιας ανοιχτό καφέ απόθεσης. Αυτή η διασπορά υποβάλλεται σε αιμοκάθαρση σε διάστημα 3 ημερών προκειμένου να επιτευχθεί μια πολύ σταθερή, ανοικτού καφέ χρώματος διασπορά.
(πρβλ. Jassal et al. 2015)

Οι Wu et al. (2006) συνέθεσαν νανοσωματίδια μπλε της Πρωσίας μέσω sonochemical οδού από το K₄[Fe(CN)₆], στην οποία το Fe2+ παρήχθη με αποσύνθεση του [FeII(CN)6]4− με υπερηχητική ακτινοβολία σε υδροχλωρικό οξύ· το Fe²⁺ οξειδώθηκε σε Fe³⁺ να αντιδράσει με το υπόλοιπο [FeII(CN)₆]4− ιόντα. Η ερευνητική ομάδα κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η ομοιόμορφη κατανομή μεγέθους των συνθετικών πρωσικών μπλε νανοκύβων προκαλείται από τα αποτελέσματα υπερήχους. Η εικόνα FE-SEM στα αριστερά δείχνει ηχοχημικά συντιθέμενους νανοκύβους εξακυανιούχου σιδήρου από την ερευνητική ομάδα του Wu.

Σύνθεση μεγάλης κλίμακας: για την παρασκευή νανοσωματιδίων PB σε μεγάλη κλίμακα, PVP (250 g) και K₃[Fe(CN)₆] (19,8 g) προστέθηκαν σε 2.000 ml διαλύματος HCl (1 M). Το διάλυμα υποβλήθηκε σε υπερήχους μέχρι διαυγές και στη συνέχεια τοποθετήθηκε σε φούρνο στους 80 ° C για να επιτευχθεί αντίδραση γήρανσης για 20-24 ώρες. Το μείγμα στη συνέχεια φυγοκεντρήθηκε στις 20.000 σ.α.λ. για 2 ώρες για τη συλλογή νανοσωματιδίων PB. (Σημείωση ασφαλείας: Για την αποβολή τυχόν HCN που δημιουργείται, η αντίδραση πρέπει να πραγματοποιείται σε απαγωγό).

Υπερηχητικοί ανιχνευτές και ηχοχημικοί αντιδραστήρες για την πρωσική μπλε σύνθεση

Hielscher Υπέρηχοι είναι μακροπρόθεσμες εμπειρίες κατασκευαστής υψηλής απόδοσης υπερήχων εξοπλισμού που χρησιμοποιείται παγκοσμίως σε εργαστήρια και βιομηχανική παραγωγή. Η sonochemical σύνθεση και κατακρήμνιση νανοσωματιδίων και χρωστικών είναι μια απαιτητική εφαρμογή που απαιτεί υψηλής ισχύος υπερηχητικούς ανιχνευτές που παράγουν σταθερά πλάτη. Όλες οι συσκευές υπερήχων Hielscher σχεδιάζονται και κατασκευάζονται για να λειτουργούν για 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα υπό πλήρες φορτίο. Υπερήχων επεξεργαστές είναι διαθέσιμα από συμπαγή 50 watt εργαστήριο υπερήχων σε 16.000watts ισχυρά ενσωματωμένα συστήματα υπερήχων. Μια μεγάλη ποικιλία ενισχυτικών κέρατων, sonotrodes και κυττάρων ροής επιτρέπουν την ατομική ρύθμιση ενός sonochemical συστήματος σε αντιστοιχία με τις πρόδρομες ουσίες, την οδό και το τελικό προϊόν.
Hielscher Υπέρηχοι κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ανιχνευτές που μπορεί να ρυθμιστεί ειδικά για να παραδώσει το πλήρες φάσμα των πολύ ήπιων έως πολύ υψηλών πλάτους. Εάν η sonochemical εφαρμογή σας απαιτεί ασυνήθιστες προδιαγραφές (π.χ. πολύ υψηλές θερμοκρασίες), διατίθενται προσαρμοσμένα υπερηχητικά sonotrodes. Η ευρωστία του υπερηχητικού εξοπλισμού Hielscher επιτρέπει 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία σε βαρέα καθήκοντα και σε απαιτητικά περιβάλλοντα.

Ηχοχημική παρτίδα και ενσωματωμένη σύνθεση

Hielscher υπερήχων ανιχνευτές μπορεί να χρησιμοποιηθεί για παρτίδα και συνεχή inline κατεργασία με υπερήχους. Ανάλογα με τον όγκο αντίδρασης και την ταχύτητα αντίδρασης, θα σας προτείνουμε την πιο κατάλληλη ρύθμιση υπερήχων.

Υπερηχητικοί ανιχνευτές και Sono-αντιδραστήρες για οποιοδήποτε όγκο

Hielscher Υπέρηχοι γκάμα προϊόντων καλύπτει το πλήρες φάσμα των υπερήχων επεξεργαστές από συμπαγή εργαστήριο υπερήχων πάνω από πάγκο-top και πιλοτικά συστήματα σε πλήρως βιομηχανική υπερήχων επεξεργαστές με την ικανότητα να επεξεργάζονται φορτία φορτηγών ανά ώρα. Η πλήρης γκάμα προϊόντων μας επιτρέπει να σας προσφέρουμε τον καταλληλότερο εξοπλισμό υπερήχων για το υγρό σας, την ικανότητα επεξεργασίας και τους στόχους παραγωγής.

Ακριβώς ελεγχόμενα πλάτη για βέλτιστα αποτελέσματα

Όλοι οι επεξεργαστές υπερήχων Hielscher είναι ακριβώς ελεγχόμενοι και ως εκ τούτου αξιόπιστα άλογα εργασίας. Το πλάτος είναι μία από τις κρίσιμες παραμέτρους της διαδικασίας που επηρεάζουν την αποδοτικότητα και την αποτελεσματικότητα των sonochemical και sonomechanically επαγόμενων αντιδράσεων. Όλα Hielscher Υπέρηχοι’ Οι επεξεργαστές επιτρέπουν την ακριβή ρύθμιση του πλάτους. Τα Sonotrodes και τα ενισχυτικά κέρατα είναι αξεσουάρ που επιτρέπουν την τροποποίηση του πλάτους σε ακόμη ευρύτερο φάσμα. Οι βιομηχανικοί επεξεργαστές υπερήχων της Hielscher μπορούν να παραδώσουν πολύ υψηλά πλάτη και να παραδώσουν την απαιτούμενη ένταση υπερήχων για απαιτητικές εφαρμογές. Πλάτη έως 200μm μπορούν εύκολα να λειτουργούν συνεχώς σε 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία.
Οι ακριβείς ρυθμίσεις πλάτους και η μόνιμη παρακολούθηση των παραμέτρων της διαδικασίας υπερήχων μέσω έξυπνου λογισμικού σας δίνουν τη δυνατότητα να συνθέσετε τους πρωσικούς μπλε νανοκύβους και τα εξακυανιωμένα ανάλογα υπό τις πιο αποτελεσματικές συνθήκες υπερήχων. Βέλτιστη υπερήχηση για πιο αποτελεσματική σύνθεση νανοσωματιδίων!
Η ευρωστία του υπερηχητικού εξοπλισμού Hielscher επιτρέπει 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία σε βαρέα καθήκοντα και σε απαιτητικά περιβάλλοντα. Αυτό καθιστά τον υπερηχητικό εξοπλισμό της Hielscher ένα αξιόπιστο εργαλείο εργασίας που πληροί τις απαιτήσεις της sonochemical διαδικασίας σας.

Υψηλότερη ποιότητα – Σχεδιασμένο και κατασκευασμένο στη Γερμανία

Ως οικογενειακή επιχείρηση και οικογενειακή επιχείρηση, Hielscher δίνει προτεραιότητα στα υψηλότερα πρότυπα ποιότητας για τους υπερηχητικούς επεξεργαστές της. Όλοι οι υπερήχων σχεδιάζονται, κατασκευάζονται και ελέγχονται διεξοδικά στην έδρα μας στο Teltow κοντά στο Βερολίνο, Γερμανία. Η ευρωστία και η αξιοπιστία του υπερηχητικού εξοπλισμού Hielscher το καθιστούν άλογο εργασίας στην παραγωγή σας. 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία υπό πλήρες φορτίο και σε απαιτητικά περιβάλλοντα είναι ένα φυσικό χαρακτηριστικό των υψηλής απόδοσης υπερηχητικών ανιχνευτών και αντιδραστήρων της Hielscher.

Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση ικανότητας επεξεργασίας των υπερήχων μας: