Preisi sinise nanokuubide ultraheli märg-sadestamine
Preisi sinine ehk raudheksatsüanoferraat on nanostruktuurne metallorgaaniline raamistik (MOF), mida kasutatakse naatriumioonakude tootmisel, biomeditsiinis, tintides ja elektroonikas. Ultraheli märg-keemiline süntees on tõhus, usaldusväärne ja kiire rada Preisi sinise nanokuubide ja Preisi siniste analoogide, nagu vaskheksatsüanoferraat ja nikkelheksatsüanoferraat, tootmiseks. Ultraheli sadestunud Preisi siniseid nanoosakesi iseloomustab kitsas osakeste suuruse jaotus, mono-disperssus ja kõrge funktsionaalsus.
Preisi sinine ja heksatsüanoferraadi analoogid
Preisi sinist või raudheksatsüanoferaate kasutatakse laialdaselt funktsionaalse materjalina elektrokeemiliste rakenduste kavandamiseks ja keemiliste andurite, elektrokroomsete kuvarite, tintide ja katete, patareide (naatriumioonakud), kondensaatorite ja superkondensaatorite, katioonide salvestusmaterjalide, näiteks H+ või Cs+, katalüsaatorite, theranostics jt valmistamiseks. Tänu oma heale redoksaktiivsusele ja kõrgele elektrokeemilisele stabiilsusele on Preisi sinine metall-orgaanilise raamistiku (MOF) struktuur, mida kasutatakse laialdaselt elektroodide modifitseerimiseks.
Lisaks mitmesugustele muudele rakendustele kasutatakse Preisi sinist ja selle analooge vaskheksatsüanoferraati ja nikkelheksatsüanoferraati vastavalt sinise, punase ja kollase värvusega värvitintidena.
Preisi sinise nanoosakeste tohutu eelis on nende ohutus. Preisi sinised nanoosakesed on täielikult biolagunevad, bioühilduvad ja FDA poolt meditsiinilisteks rakendusteks heaks kiidetud.
Ultrahelistaja UIP2000hdT on võimas sonokeemiline seade nanoosakeste sünteesiks ja sadestamiseks
Preisi sinise nanokuubide sonokeemiline süntees
Preisi sinise / heksatsüanoferriidi nanoosakeste süntees on heterogeensete märg-keemiliste sademete reaktsioon. Kitsa osakeste suuruse jaotuse ja monodisperssusega nanoosakeste saamiseks on vaja usaldusväärset sadestamisviisi. Ultraheli sadestamine on hästi tuntud kvaliteetsete nanoosakeste ja pigmentide, nagu magnetiit, tsinkmolübdaat, tsinkfomolübdaat, erinevad südamiku kestaga nanoosakesed jne, usaldusväärse, tõhusa ja lihtsa sünteesi poolest.
Preisi siniste nanoosakeste märg-keemilise sünteesi teed
Preisi sinise nanoosakeste sünteesi sonokeemiline tee on tõhus, lihtne, kiire ja keskkonnasõbralik. Ultraheli sademete saagikus on kvaliteetsed Preisi sinised nanokuubid, mida iseloomustab ühtlane väike suurus (umbes 5nm), kitsas suuruse jaotus ja monodisperssus.
Preisi siniseid nanoosakesi saab sünteesida erinevate sadeteede kaudu polümeersete stabilisaatoritega või ilma.
Vältides stabiliseeriva polümeeri kasutamist, võib Preisi siniseid nanokuube sadestada lihtsalt ultraheli segades FeCl3 ja K3[Fe(CN)6] H juuresolekul2O2.
Sonokeemia kasutamine sellises sünteesis aitas saada väiksemaid nanoosakesi (s.o 5 nm suurune suurus ≈50 nm asemel, mis saadi ilma ultrahelitöötluseta). (Dacarro et al. 2018)
Ultraheli Preisi sinise sünteesi juhtumiuuringud
Üldiselt sünteesitakse Preisi sinine Nanoosakesed ultraheliuuringu meetodil.
Selles tehnikas on 0,05 M K lahus4[Fe(CN)6] lisatakse 100 ml (0,1 M vesinikkloriidhappe) lahusele. Saadud K4[Fe(CN)6] vesilahust hoitakse ultraheliga töödeldes 5 tundi temperatuuril 40ºC ja lastakse seejärel toatemperatuuril jahtuda. Saadud sinine toode filtreeritakse ja pestakse korduvalt destilleeritud vee ja absoluutse etanooliga ning kuivatatakse lõpuks vaakumkuivatuskapis 25ºC juures 12 tundi.
Heksatsüanoferriidi analoog vaskheksatsüanoferriit (CuHCF) sünteesiti järgmisel viisil:
CuHCF nanoosakesed sünteesiti vastavalt järgmisele võrrandile:
Cu(NO3)3 + K4[Fe(CN)6] –> Cu4[Fe(CN)6] + KN03
CuHCF nanoosakesed on sünteesitud Bioni jt. poolt 2007. aastal välja töötatud meetodil. Segu 10 mL 20 mmol L-1 K3[Fe(CN)6] + 0,1 mol L-1 KCl lahus, milles on 10 ml 20 mmol L-1 CuCl2 + 0,1 mol L-1 KCl, ultrahelitöötluskolvis. Seejärel kiiritatakse segu suure intensiivsusega ultrahelikiirgusega 60 minutit, kasutades otsest sukeldatud titaanist sarve (20 kHz, 10Wcm-1), mis kasteti lahusesse kuni 1 cm sügavuseni. Segu ajal täheldatakse helepruuni ladestuse ilmumist. See dispersioon dialüüsitakse 3 päeva jooksul, et saada väga stabiilne helepruuni värvusega dispersioon.
(vrd Jassal et al. 2015)
Tsitraadiga stabiliseeritud Preisi sinise nanokuubide TEM-mikrograaf
uuring ja pilt: Dacarro et al. 2018
Wu jt (2006) sünteesisid Preisi sinised nanoosakesed sonokeemilisel teel K-st4[Fe(CN)6], milles Fe2+ toodeti [FeII(CN)6]4− lagunemisel ultraheli kiiritamisel soolhappes; Fe2+ oksüdeeriti Fe-ks3+ reageerida ülejäänud [FeII(CN)6]4− ioonid. Uurimisrühm jõudis järeldusele, et sünteesitud Preisi siniste nanokuubide ühtlane suuruse jaotus on tingitud ultraheli mõjudest. Vasakul oleval FE-SEM-pildil on Wu uurimisrühma sonokeemiliselt sünteesitud raudheksatsüanoferraadi nanokuubid.
Suuremahuline süntees: PB nanoosakeste valmistamiseks suures mahus, PVP (250 g) ja K3[Fe(CN)6] (19,8 g) lisati 2 000 ml HCl lahusesse (1 M). Lahust töödeldi ultraheliga töödeldud, kuni see oli selge, ja asetati seejärel ahju temperatuuril 80 °C, et saavutada laagerdumisreaktsioon 20–24 tundi. Seejärel tsentrifuugiti segu kiirusel 20 000 pööret minutis 2 tundi PB nanoosakeste kogumiseks. (Ohutusmärkus: tekkinud HCNi väljutamiseks tuleb reaktsioon läbi viia tõmbekapis.)
Prussinise sonoelektrokeemiline süntees
Teine väga tõhus preisi sinise sünteesimeetod on sonoelektrokeemiline meetod, mis ühendab sünergiliselt elektrokeemilise sadestamise ja suure intensiivsusega ultraheli. See meetod suurendab massitransporti, kiirendab nukleatsiooni kineetikat ja soodustab ühtlast nanoosakeste moodustumist kavitatsioonist põhjustatud mikrosegunemise ja pinna aktiveerimise kaudu. See muudab sonoelektrokeemilise Preisi Sinise sünteesi usaldusväärseks viisiks nanoskaalalise Preisi Sinise tööstuslikuks tootmiseks.
Loe lähemalt sonoelektrokeemilise seadeldise kohta, mis on mõeldud Preisimaa Sinise sünteesiks!
Ultraheli sondid ja sonokeemilised reaktorid Preisi sinise sünteesi jaoks
Hielscher Ultrasonics on pikaajaline kogemuste tootja, kes toodab kõrgtehnoloogilisi sonikaatoreid, mida kasutatakse ülemaailmselt teaduslaboratooriumides ja tööstuslikus tootmises. Nanoosakeste ja pigmentide sonokeemiline süntees ja sadestamine on nõudlik rakendus, mis nõuab suure võimsusega ultrahelisondi, mis tekitavad konstantseid amplituude. Kõik Hielscheri sonikaatorid on projekteeritud ja valmistatud nii, et neid saab kasutada 24/7 täiskoormuse all. Ultraheli töötlejad on saadaval alates kompaktsetest 50 vati ultrahelisondidest kuni 16 000 vati võimsate inline ultrahelireaktoriteni. Suur hulk erinevaid võimendussarvi, sonotroode ja vooluelemendid võimaldavad sonokeemilise süsteemi individuaalset seadistamist vastavalt lähteainetele, teekonnale ja lõpptootele.
sonokeemiline süntees – Partii või inline vastavalt teie vajadustele
Hielscheri ultrahelisondi saab kasutada partii- ja pidevaks inline sonikatsiooniks. Sõltuvalt reaktsioonimahust ja reaktsioonikiirusest soovitame teile kõige sobivamat ultraheli seadistust. Labori-, pingi, piloot- ja täielikult tööstuslikud sonikaatorid võimaldavad mis tahes mahu töötlemist.
Kõrgeimad kvaliteedistandardid – Disainitud ja toodetud Saksamaal
Pereettevõttena ja pereettevõttena seab Hielscher oma ultraheliprotsessorite puhul esikohale kõrgeimad kvaliteedistandardid. Kõik ultraheliseadmed on projekteeritud, toodetud ja põhjalikult testitud meie peakorteris Teltowis Berliini lähedal Saksamaal. Hielscheri ultraheliseadmete vastupidavus ja usaldusväärsus muudavad selle teie tootmises tööhobuseks. 24/7 töö täiskoormuse all ja nõudlikes keskkondades on Hielscheri suure jõudlusega ultrahelisondide ja reaktorite loomulik omadus.
Allolev tabel annab teile ülevaate meie ultrasonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest:
| Partii maht | Voolukiirus | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 1 kuni 500 ml | 10 kuni 200 ml / min | UP100H |
| 10 kuni 2000 ml | 20 kuni 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 kuni 20L | 0.2 kuni 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 kuni 100L | 2 kuni 10L/min | UIP4000hdT |
| mujal liigitamata | 10 kuni 100 L / min | UIP16000 |
| mujal liigitamata | Suurem | klaster UIP16000 |
Võta meiega ühendust! / Küsi meilt!
Faktid, mida tasub teada
Mis on Preisi sinine?
Preisi sinist nimetatakse keemiliselt korrektselt raudheksatsüanoferraadiks (raud(II,III)heksatsüanoferraat(II,III)), kuid kõnekeeles on ist tuntud ka kui Berliini sinine, raudferotsüaniid, raudheksatsüanoferraat, raud(III)ferrotsüaniid, raud(III)heksatsüanoferraat(II) ja Pariisi sinine.
Preisi sinist kirjeldatakse kui sügavsinist pigmenti, mis tekib raudferrotsüaniidi soolade oksüdeerumisel. See sisaldab raudheksatsüanoferraati(II) kuubikujulise võre kristallstruktuuris. See on vees lahustumatu, kuid kipub moodustama ka kolloidi, seega võib see esineda kas kolloidses või vees lahustuvas vormis ja lahustumatul kujul. Seda manustatakse suu kaudu kliinilistel eesmärkidel, et kasutada seda vastumürgina teatud liiki raskmetallide mürgistuse korral, nagu tallium ja tseesiumi radioaktiivsed isotoobid.
Raua heksatsüanoferraadi (Preisi sinine) analoogid on vaskheksatsüanoferraat, koobaltheksüanoferraat, tsinkhekstatsüanoferraat ja nikkelheksatsüanoferraat.
Mis on metallorgaanilised raamstruktuurid?
Metall-orgaanilised raamistikud (MOF) on ühendite klass, mis koosneb orgaaniliste ligandidega koordineeritud metalliioonidest või klastritest, mis võivad moodustada ühe-, kahe- või kolmemõõtmelisi struktuure. Need on koordinatsioonipolümeeride alamklass. Koordinatsioonipolümeerid moodustuvad metallidest, mis on seotud ligandidega (nn linkermolekulid), nii et moodustuvad korduvad koordinatsioonimotiivid. Nende peamisteks omadusteks on kristallilisus ja sageli poorne olemine.
Loe lähemalt metall-orgaaniliste raamstruktuuride (MOF) ultraheli sünteesi kohta!
naatrium-ioonakud
Naatrium-ioonaku (NIB) on teatud tüüpi laetav aku. Erinevalt liitium-ioonakust kasutab naatriumioonaku laengukandjatena liitiumi asemel naatriumioone (Na+). Vastasel juhul on koostis, toimimispõhimõte ja rakkude ehitus laialdaselt identsed tavaliste ja laialdaselt kasutatavate liitium-ioonakude omaga. Peamine erinevus nende mõlema akutüübi vahel on see, et liitiumkondensaatorites kasutatakse liitiumühendeid, samas kui Na-ioonakudes kasutatakse naatriummetalle. See tähendab, et naatriumioonaku katood sisaldab naatrium- või naatriumkomposiite ja anoodi (mitte tingimata naatriumipõhist materjali), samuti vedelat elektrolüüti, mis sisaldab dissotsieerunud naatriumsooli polaarsetes prootilistes või aprootilistes lahustites. Laadimise ajal ekstraheeritakse katoodist Na+ ja sisestatakse anoodi, samal ajal kui elektronid liiguvad läbi välise vooluringi; tühjendamise ajal toimub vastupidine protsess, kus Na+ ekstraheeritakse anoodist ja sisestatakse uuesti katoodile, kusjuures välise vooluringi läbivad elektronid teevad kasulikku tööd. Ideaaljuhul peaksid anoodi- ja katoodimaterjalid suutma taluda naatriumi säilitamise korduvaid tsükleid ilma lagunemiseta, et tagada pikk elutsükkel.
Sonokeemiline süntees on usaldusväärne ja tõhus meetod kvaliteetsete lahtiste naatriummetallisoolade tootmiseks, mida saab kasutada naatriumioonkondensaatorite valmistamiseks. Naatriumpulbri süntees toimub sulanud naatriummetalli ultraheli dispersiooni teel mineraalõlis.
Kirjandus / Viited
- Xinglong Wu, Minhua Cao, Changwen Hu, Xiaoyan He (2006): Sonochemical Synthesis of Prussian Blue Nanocubes from a Single-Source Precursor. Crystal Growth & Design 2006, 6, 1, 26–28.
- Vidhisha Jassal, Uma Shanker, Shiv Shanka (2015): Synthesis, Characterization and Applications of Nano-structured Metal Hexacyanoferrates: A Review. Journal of Environmental Analytical Chemistry 2015.
- Giacomo Dacarro, Angelo Taglietti, Piersandro Pallavicini (2018): Prussian Blue Nanoparticles as a Versatile Photothermal Tool. Molecules 2018, 23, 1414.
- Aharon Gedanken (2003): Sonochemistry and its application to nanochemistry. Current Science Vol. 85, No. 12 (25 December 2003), pp. 1720-1722.