Metall-orgaaniliste raamistike (MOF) ultraheli ettevalmistamine
- Metall-orgaanilised raamistikud on ühendid, mis on moodustatud metalliioonidest ja orgaanilistest molekulidest, nii et luuakse ühe-, kahe- või kolmemõõtmeline hübriidmaterjal. Need hübriidstruktuurid võivad olla poorsed või mittepoorsed ja pakkuda mitmesuguseid funktsioone.
- MOFide sonokkeemiline süntees on paljutõotav meetod, kuna metall-orgaanilisi kristalle toodetakse väga tõhusalt ja keskkonnasõbralikult.
- MOFide ultraheli tootmist saab lineaarselt suurendada alates väikeste proovide ettevalmistamisest laboris kuni täieliku kaubandusliku tootmiseni.
metall-orgaanilised raamistikud
Kristalsed metall-orgaanilised raamistikud (MOF) kuuluvad suure potentsiaaliga poorsete materjalide kategooriasse, mida saab kasutada gaasi hoiustamisel, adsorptsioonil / eraldamisel, katalüüsil, adsorbentidena, magnetismis, andurite projekteerimisel ja ravimite manustamisel. MOF-id moodustuvad tavaliselt iseseisvumise teel, kus sekundaarsed hooneüksused (SBU-d) ühendatakse orgaaniliste vaheseintega (ligandid), et luua keerukaid võrke. Orgaanilisi vahetükke või metallist SBU-sid saab modifitseerida, et kontrollida MOF-i poorsust, mis on ülioluline selle funktsioonide ja kasulikkuse osas konkreetsete rakenduste jaoks.
MOFide sonokeemiline süntees
Ultraheli kiiritus ja seeläbi tekitatud Kavitatsioon on tuntud oma ainulaadse mõju poolest keemilistele reaktsioonidele, mida tuntakse kui Sonochemistry. Kavitatsioonimullide vägivaldne implosioon tekitab lokaliseeritud kuumad kohad, millel on äärmiselt kõrged siirdetemperatuurid (5000 K), rõhud (1800 atm) ja jahutuskiirused (1010Ks-1) ning lööklained ja sellest tulenevad vedelikujoad. Nendel kavitatsiooniline kuumad kohad, kristallide tuumastumine ja kasv, nt Ostwaldi küpsemise teel, indutseeritakse ja soodustatakse. Osakeste suurus on siiski piiratud, kuna neid kuumi kohti iseloomustavad äärmuslikud jahutuskiirused, mis tähendab, et reaktsioonikeskkonna temperatuur langeb millisekundite piiresse.
On teada, et ultraheli sünteesib MOF-e kiiresti all Kerge protsessi tingimused, näiteks lahustivabajuures Toatemperatuur ja alla ümbritsev rõhk. Uuringud on näidanud, et MOFe on võimalik toota kuluefektiivselt juures kõrge saagikus sonokeemilise marsruudi kaudu. Lõpetuseks, sonokeemiline MOFide süntees on roheline, keskkonnasõbralik meetod.
MOF-5 ettevalmistamine
Uuringus Wang et al (2011), Zn4O[1,4-benseendikarboksülaat]3 sünteesiti sonokeemiline Route. 1,36g H2BDC ja 4.84g Zn(NO3)2·6H2O lahustati iniliaalselt 160 ml DMF-is. Seejärel lisati ultraheli kiiritamisel segule 6,43 g TEA. 2 tunni pärast koguti värvitu sade filtreerimise teel ja pesti DMF-iga. Tahke aine kuivatati vaakumis 90 °C juures ja säilitati seejärel vaakumeksikaatoris.
Mikropoorse MOF Cu valmistamine3(kinnitamisel)2
(2009) teatavad kolmemõõtmelise (3-D) metall-orgaanilise raamistiku (MOF) tõhusast ultraheli sünteesist 3-D kanalitega, näiteks Cu3(kinnitamisel)2 (HKUST-1, BTC = benseen-1,3,5-trikarboksülaat). Val(II)atsetaadi ja H reaktsioon3BTC N, dimetüülformamiidi (N, EtOH/H) segalahuses2O (3:1:2, v/v) ultraheli kiiritusel ümbritseva õhu temperatuur ja atmosfäärirõhk eest lühikesed reaktsiooniajad (5–60 min) andis Cu3(kinnitamisel)2 Aastal kõrge saagikus (62.6–85.1%). Need Cu3(kinnitamisel)2 Nanokristallide mõõtmed on vahemikus 10–200 nm, mis on palju Väiksem kui need, mis on sünteesitud tavapärase solvotermilise meetodi abil. Cu vahel ei olnud olulisi erinevusi füüsikalis-keemilistes omadustes, nt BET pindala, pooride maht ja vesiniku ladustamismaht,3(kinnitamisel)2 nanokristallid, mis on valmistatud ultraheli meetodil ja mikrokristallid, mis on saadud täiustatud solvotermilise meetodi abil. Võrreldes traditsiooniliste sünteetiliste tehnikatega, nagu lahusti difusioonitehnika, hüdrotermilised ja solvotermilised meetodid, leiti, et ultraheli meetod poorsete MOFide ehitamiseks on väga kõrge Tõhus ja keskkonnasõbralikum.
Ühemõõtmelise Mg(II)-MOOF valmistamine
Tahmasian jt (2013) teatavad Tõhus, odavja keskkonnasõbralik viis 3D supramolekulaarse metall-orgaanilise raamistiku (MOF) saamiseks, mis põhineb MgII-l, {[Mg(HIDC)(H)2O)2]⋅1,5H2O}N (H3L = 4,5-imidasool-dikarboksüülhape) ultraheli abil manustatuna.
Nanostruktuurne {[Mg(HIDC)(H)2O)2]⋅1,5H2O}N sünteesiti järgmiselt: sonokeemiline Route. Nanosuuruse valmistamiseks {[Mg(HIDC)(H2O)2]⋅1,5H2O}n (1), 20 ml ligandi H lahust3IDC (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) valitud ribad: 3383 (w), 3190 (w), 1607 (br), 1500 (m), 1390 (s), 1242 (m), 820 (m), 652 (m)).
Esialgsete reaktiivide kontsentratsiooni mõju uurimiseks nanostruktuurse ühendi suurusele ja morfoloogiale viidi ülaltoodud protsessid läbi algsete reaktiivide järgmistel kontsentratsioonitingimustel: [HL2−] = [Mg2+] = 0,025 M.
Fluorestseeruvate mikropoorsete MOFide sonosüntees
Qiu jt (2008) leidsid sonokeemiline fluorestseeruva mikropoorse MOF, Zn kiire sünteesi tee3(kinnitamisel)2⋅12H2O (1) ja orgaaniliste amiinide selektiivne seire, kasutades nanokristalle 1. Tulemused näitavad, et ultraheli Sünteesi on lihtne, tõhus, odav ja keskkonnasõbralik lähenemine nanoskaalas hargmaistele mikroorganismidele.
MOF 1 sünteesiti ultraheli meetodil Ümbritseva temperatuur ja Atmosfääri rõhk erinevatel reaktsiooniaegadel vastavalt 5, 10, 30 ja 90 min. Samuti viidi läbi kontrollkatse ühendi 1 sünteesimiseks hüdrotermilise meetodi abil ning struktuure kinnitasid IR, elementanalüüs ja Rietveldi analüüs pulbri röntgendifraktsiooni (XRD) mustrite kohta, kasutades WinPLOTR-i ja Fullprofi13. Üllataval kombel on tsinkatsetaatdihüdraadi reaktsioon benseen-1,3,5-trikarboksüülhappega (H3BTC) 20% etanoolis vees (v / v) ultraheli kiiritamisel ümbritseva õhu temperatuuril ja rõhul 5 minutit andis 1 märkimisväärselt kõrge saagikus (75,3%, H3BTC). Samuti suurenes 1 saagis järk-järgult 78,2% -lt 85,3% -ni, suurendades reaktsiooniaega 10-lt 90-le. See tulemus viitab sellele, et kiire süntees MOF-i saab realiseerida märkimisväärselt kõrge saagikus kasutades ultraheli meetodit. Võrreldes sama ühendi MOF 1 hüdrotermilise sünteesiga, mis viiakse läbi 140 ° C juures kõrgel rõhul 24 tundi,12 leitakse, et ultraheli süntees on väga tõhus meetod, millel on kõrge saagis ja odav.
Kuna tsinkatsetaati segamisel H3BTC-ga samas reaktsioonikeskkonnas ümbritseva õhu temperatuuril ja rõhul ultraheli puudumisel ei saadud ühtegi toodet, ultrahelitöötlus peab mängima tähtis roll MOF moodustamise ajal 1.
sonokeemilised seadmed
Hielscher Ultrasonicsil on pikaajaline kogemus võimsate ja usaldusväärsete ultrasonikaatorite ja sonokeemiliste reaktorite projekteerimisel ja tootmisel. Hielscher katab teie rakendusnõuded laia valiku ultraheli seadmetega – väikestest Laboriseadmed üle Pink-Top ja piloot ultrasonikaatorid kuni täis-Tööstuslikud süsteemid sonokeemiliseks tootmiseks kaubanduslikul tasandil. Suur valik sonotroode, võimendit, reaktoreid, voolurakke, mürasummutuskaste ja tarvikuid võimaldavad konfigureerida teie jaoks optimaalse seadistuse sonokeemiline reaktsioon. Hielscheri ultraheli seadmed on väga Tugev, mis on loodud 24/7 ja vajavad vaid väga vähe hooldust.
Metall-orgaanilisi framworks saab tõhusalt sünteesida sonokeemilisel viisil
Ultrasonikaator UIP1000hd Sonokeemilise reaktoriga
Kirjandus / viited
- Dey, Chandan; Kundu,Tanay; Biswal, Bishnu P.; Mallick, Arijit; Banerjee, Rahul (2014): Kristalsed metall-orgaanilised raamistikud (MOF): süntees, struktuur ja funktsioon. Acta Crystallographica jagu B 70, 2014. 3-10.
- Hashemi, Lida; Morsali, Ali; Yilmaz, Veysel T.; Büyükgüngor, Orhan; Khavasi, Hamid Reza; Ashouri, Fatemeh; Bagherzadeh, Mojtaba (2014): Kahe nanosuuruses plii(II)metall-orgaanilise raamistiku sonokeemilised sünteesid; plii(II)oksiidi nanoosakeste katalüüsi ja valmistamise taotlus. Molekulaarstruktuuri ajakiri 1072, 2014. 260-266.
- Li, Zong-Qun; Qiu, Ling-Guang; Xu, Tao; Wu, Yun; Wang, Wei; Wu, Zhen-Yu; Jiang, Xia (2009): Mikropoorse metalli-orgaanilise raamistiku Cu3(BTC)2 ultraheli süntees ümbritseva õhu temperatuuril ja rõhul: Tõhus ja keskkonnasõbralik meetod. Materjalid Kirjad 63/1, 2009. 78-80.
- Qiu, Ling-Guang; Li, Zong-Qun; Wu, Yun; Wang, Wei; Xu, Tao; Jiang, Xia (2008): Mikropoorse metall-orgaanilise raamistiku nanokristallide facile süntees ultraheli meetodil ja orgaaniliste amiinide selektiivne tundmine. Keemiline kommunikatsioon 2008, 3642–3644.
- Stock, Norbert; Biswas, Syam (2012): Metall-orgaaniliste raamistike (MOF) süntees: marsruudid erinevate MOF-topoloogiate, morfoloogiate ja komposiitide juurde. Keemiline ülevaade 112/2, 2012. 933–969.
- Suslick, Kenneth S. (toim) (1988): Ultraheli: selle keemilised, füüsikalised ja bioloogilised mõjud. VCH: Weinheim, Saksamaa. 1988.
- Tahmasian, Arineh; Morsali, Ali; Joo, Sang Woo (2013): Ühemõõtmelise Mg(II) metall-orgaanilise raamistiku sonokeemilised sünteesid: uus prekursor MgO ühemõõtmelise nanostruktuuri valmistamiseks. Nanomaterjalide ajakiri 2013.
- Thompson, Joshua A.; Chapman, Karena W.; Koros, William J.; Jones, Christopher W.; Nair, Sankar (2012):Sonikatsiooni poolt indutseeritud Ostwaldi valmimine ZIF-8 nanoosakestest ja ZIF-8 / polümeerkomposiitmembraanide moodustumine. Mikropoorsed ja mesopoorsed materjalid 158, 2012. 292-299.
- Wang, LiPing; Xiao, Prügikast; Wang, GongYing; Wu, JiQian (2011): Metall-orgaanilise raamistikuga Zn katalüüsitud polükarbonaatdiooli süntees4O[CO2-C6H4-KAAS2]3. Teadus Hiina keemia 54/9, 2011. 1468-1473.