التراسونیک مرطوب بارش نانومکعب آبی پروس
هگزاسیانوفرات آبی پروس یا آهن یک چارچوب آلی فلزی نانوساختار (MOF) است که در تولید باتری های یون سدیم، زیست پزشکی، جوهر و الکترونیک استفاده می شود. سنتز التراسونیک مرطوب شیمیایی کارآمد، قابل اعتماد و سریع برای تولید نانومکعب آبی پروس و آنالوگ های آبی پروس مانند hexacyanoferrate مس و hexacyanoferrate نیکل است. التراسونیک رسوب پروس آبی نانوذرات با توزیع اندازه ذرات باریک، تک پراکندگی و عملکرد بالا مشخص می شود.
آنالوگ های آبی پروس و هگزاسیانوفرات
هگزاسیانوفرات های آبی یا آهنی پروس به طور گسترده ای به عنوان یک ماده کاربردی برای طراحی کاربردهای الکتروشیمیایی و ساخت سنسورهای شیمیایی، نمایشگرهای الکتروکرومیک، جوهرها و پوشش ها، باتری ها (باتری های یون سدیم)، خازن ها و ابرخازن ها، مواد ذخیره سازی کاتیونی مانند H+ یا Cs+، کاتالیزورها، ترانوستیک ها و غیره استفاده می شود. پروس بلو به دلیل فعالیت خوب ردوکس و پایداری الکتروشیمیایی بالا، یک ساختار چارچوب فلزی-آلی (MOF) است که به طور گسترده ای برای اصلاح الکترود استفاده می شود.
علاوه بر کاربردهای مختلف دیگر، آبی پروس و آنالوگ های آن هگزاسیانوفرات مس و نیکل هگزاسیانوفرات به ترتیب به عنوان جوهرهای رنگی آبی، قرمز و زرد استفاده می شوند.
مزیت بزرگ نانوذرات آبی پروس ایمنی آنها است. نانوذرات آبی پروس کاملا زیست تخریب پذیر، زیست سازگار و تایید شده توسط FDA برای کاربردهای پزشکی هستند.
The ultrasonicator UIP2000hdT یک دستگاه سونوشیمیایی قدرتمند برای سنتز و رسوب نانوذرات است
سنتز سونوشیمیایی نانومکعب های آبی پروس
سنتز نانوذرات پروس آبی/هگزاسیانوفریت واکنش رسوب شیمیایی مرطوب ناهمگن است. به منظور به دست آوردن نانوذرات با توزیع اندازه ذرات باریک و تک پراکندگی، یک مسیر بارش قابل اعتماد مورد نیاز است. رسوب اولتراسونیک به خوبی برای سنتز قابل اعتماد، کارآمد و ساده از نانوذرات با کیفیت بالا و رنگدانه ها مانند مگنتیت، مولیبدات روی، فسفومولیبدات روی، نانوذرات مختلف هسته پوسته و غیره شناخته شده است.
مسیرهای سنتز شیمیایی مرطوب برای نانوذرات آبی پروس
مسیر سونوشیمیایی سنتز نانوذرات پروس بلو کارآمد، آسان، سریع و سازگار با محیط زیست است. بازده بارش مافوق صوت در نانومکعب های آبی پروس با کیفیت بالا، که با اندازه کوچک یکنواخت (تقریبا 5 نانومتر)، توزیع اندازه باریک، و تک پراکندگی مشخص می شود.
نانوذرات پروس بلو را می توان از طریق مسیرهای مختلف بارش با یا بدون تثبیت کننده های پلیمری سنتز کرد.
اجتناب از استفاده از یک پلیمر تثبیت کننده، نانومکعب آبی پروس را می توان به سادگی با مخلوط کردن FeCl اولتراسونیک رسوب داد3 و ک3[آهن (CN)6] در حضور HH2SOH2S.
استفاده از سونوشیمی در این نوع سنتز به دست آوردن نانوذرات کوچکتر کمک کرد (یعنی اندازه 5 نانومتر به جای اندازه ≈50 نانومتر که بدون فراصوت به دست آمد). (داکارو و همکاران 2018)
مطالعات موردی سنتز آبی پروس اولتراسونیک
به طور کلی، نانوذرات آبی پروس با استفاده از روش اولتراسونیک سنتز می شوند.
در این روش محلول 05/0 مولار پتاسیم4[آهن (CN)6] به 100 میلی لیتر محلول اسید کلریدریک (0.1 مول در لیتر) اضافه می شود. K حاصل4[آهن (CN)6] محلول آبی در دمای 40 درجه سانتیگراد به مدت 5 ساعت در حالی که فراصوت کردن محلول نگهداری می شود و سپس اجازه می دهد در دمای اتاق خنک شود. محصول آبی به دست آمده به طور مکرر با آب مقطر و اتانول مطلق فیلتر و شسته می شود و در نهایت در کوره خلاء در دمای 25 درجه سانتی گراد به مدت 12 ساعت خشک می شود.
هگزاسیانوفریت آنالوگ هگزاسیانوفریت مس (CuHCF) از طریق مسیر زیر سنتز شد:
نانوذرات CuHCF بر اساس معادله زیر سنتز شدند:
مس(خیر)3)3 + ک4[آهن (CN)6] –> Cu4[آهن (CN)6] + KN03
نانوذرات CuHCF با روش توسعه یافته توسط Bioni و همکاران ، 2007 سنتز می شوند. مخلوط 10 میلی لیتر 20 میلی مول لیتر-1 K3[آهن (CN)6] + 0.1 مول لیتر-1 محلول KCl با 10 میلی لیتر 20 میلی مول لیتر-1 CuClH2S + 0.1 مول لیتر-1 KCl، در یک فلاسک فراصوت. سپس مخلوط با تابش اولتراسوند با شدت بالا به مدت 60 دقیقه با استفاده از یک شاخ تیتانیوم غوطه وری مستقیم (20 کیلوهرتز، 10 وات سانتی متر) تابش می شود-1) که تا عمق 1 سانتی متر در محلول فرو رفته است. در طی مخلوط ، ظاهر رسوب قهوه ای روشن مشاهده می شود. این پراکندگی در طول 3 روز دیالیز می شود تا پراکندگی بسیار پایدار و قهوه ای روشن به دست آید.
(رجوع کنید به جاسال و همکاران 2015)
میکروگراف TEM نانومکعب های آبی پروس تثبیت شده با سیترات
مطالعه و تصویر: داکارو و همکاران 2018
وو و همکاران (2006) نانوذرات آبی پروس را از طریق مسیر سونوشیمیایی از K سنتز کردند4[آهن (CN)6]، که در آن Fe2+ با تجزیه [FeII(CN)6]4− توسط تابش اولتراسونیک در اسید کلریدریک تولید شد. آهن2+ به آهن اکسید شد3+ برای واکنش با باقی مانده [FeII(CN)6]4− یون ها. گروه تحقیقاتی به این نتیجه رسیدند که توزیع اندازه یکنواخت نانومکعب آبی پروس سنتز شده توسط اثرات فراصوت ایجاد می شود. تصویر FE-SEM در سمت چپ نانومکعب هگزاسیانوفرات آهن سنتز شده توسط گروه تحقیقاتی وو را نشان می دهد.
سنتز در مقیاس بزرگ: برای تهیه نانوذرات سرب در مقیاس بزرگ، PVP (250 گرم) و پتاسیم3[آهن (CN)6] (19.8 گرم) به 2000 میلی لیتر محلول HCl (1 M) اضافه شد. این محلول تا زمانی که روشن شود فراصوت شد و سپس در یک فر در دمای 80 درجه سانتیگراد قرار داده شد تا به مدت 20-24 ساعت به یک واکنش پیری برسد. سپس مخلوط در سرعت 20000 دور در دقیقه به مدت 2 ساعت برای جمع آوری نانوذرات PB سانتریفیوژ شد. (یادداشت ایمنی: برای دفع هر HCN ایجاد شده، واکنش باید در هود دود انجام شود).
سنتز سونوالکتروشیمیایی آبی پروس
یکی دیگر از تکنیک های سنتز بسیار کارآمد برای آبی پروس، مسیر سونوالکتروشیمیایی است که به طور هم افزایی رسوب الکتروشیمیایی را با سونوگرافی با شدت بالا ترکیب می کند. این روش انتقال جرم را افزایش می دهد، سینتیک هسته ای شدن را تسریع می کند و از طریق میکرواختلاط ناشی از کاویتاسیون و فعال سازی سطح، تشکیل نانوذرات یکنواخت را تقویت می کند. این باعث می شود سنتز سونوالکتروشیمیایی آبی پروس مسیری قابل اعتماد برای تولید صنعتی آبی پروس در مقیاس نانو باشد.
درباره راه اندازی سونو-الکتروشیمیایی برای سنتز آبی پروس بیشتر بخوانید!
پروب های التراسونیک و راکتورهای سونوشیمیایی برای سنتز آبی پروس
Hielscher اولتراسونیک تجربه طولانی مدت تولید کننده فراصوت با کارایی بالا است که در سراسر جهان در آزمایشگاه های تحقیقاتی و تولید صنعتی استفاده می شود. سنتز سونوشیمیایی و رسوب نانوذرات و رنگدانه ها یک کاربرد خواستار است که نیاز به پروب های اولتراسونیک با قدرت بالا است که دامنه های ثابت تولید است. تمام فراصوت Hielscher طراحی و ساخته شده است که برای 24/7 تحت بار کامل کار می شود. پردازنده های اولتراسونیک از پروب های اولتراسونیک جمع و جور 50 وات گرفته تا راکتورهای اولتراسونیک درون خطی قدرتمند 16000 وات در دسترس هستند. طیف گسترده ای از شاخ های تقویت کننده، سونوترودها و سلول های جریان امکان راه اندازی فردی یک سیستم سونوشیمیایی را در مطابقت با پیش سازها، مسیر و محصول نهایی فراهم می کند.
سنتز سونوشیمیایی – دسته ای یا درون خطی متناسب با نیازهای شما
پروب های اولتراسونیک Hielscher را می توان برای فراصوت دسته ای و مداوم درون خطی استفاده کرد. بسته به حجم واکنش و سرعت واکنش، ما مناسب ترین تنظیمات اولتراسونیک را به شما توصیه می کنیم. آزمایشگاه، نیمکت بالا، خلبان و به طور کامل صنعتی فراصوت اجازه می دهد تا پردازش هر حجم.
بالاترین استانداردهای کیفیت – طراحی و ساخت آلمان
Hielscher به عنوان یک کسب و کار خانوادگی و خانوادگی، بالاترین استانداردهای کیفیت را برای پردازنده های اولتراسونیک خود در اولویت قرار می دهد. تمام ultrasonicators طراحی، تولید و به طور کامل در دفتر مرکزی ما در Teltow در نزدیکی برلین، آلمان آزمایش شده است. استحکام و قابلیت اطمینان تجهیزات اولتراسونیک Hielscher آن را به یک اسب کار در تولید خود را. عملکرد 24/7 تحت بار کامل و در محیط های خواستار یک ویژگی طبیعی پروب ها و راکتورهای اولتراسونیک با کارایی بالا Hielscher است.
جدول زیر به شما نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی مافوق صوت ما می دهد:
| حجم دسته ای | نرخ جریان | دستگاه های توصیه شده |
|---|---|---|
| 1 تا 500 میلی لیتر | 10 تا 200 میلی لیتر در دقیقه | UP100H |
| 10 تا 2000 میلی لیتر | 20 تا 400 میلی لیتر در دقیقه | تا 200 هرتز، UP400St |
| 0.1 تا 20 لیتر | 0.2 تا 4 لیتر در دقیقه | UIP2000hdT |
| 10 تا 100 لیتر | 2 تا 10 لیتر در دقیقه | UIP4000hdT |
| ن.ا. | 10 تا 100 لیتر در دقیقه | UIP16000 |
| ن.ا. | بزرگتر | خوشه ای از UIP16000 |
تماس با ما! / از ما بپرسید!
هموژنایزرهای اولتراسونیک با قدرت بالا از ازمایشگاه ها تا خلبان . . مقیاس.
حقایقی که ارزش دانستن دارند
آبی پروس چیست؟
آبی پروس از نظر شیمیایی صحیح است که به عنوان هگزاسیانوفرات آهن (آهن (II ، III) هگزاسیانوفرات (II ، III) نامیده می شود ، اما از نظر محاوره ای به عنوان آبی برلین ، فروسیانید آهن ، هگزاسیانوفرات آهن (III) ، آهن (III) هگزاسیانوفرات (II) و آبی پاریس نیز شناخته می شود.
آبی پروس به عنوان یک رنگدانه آبی عمیق توصیف می شود که با اکسیداسیون نمک های فروسیانید آهنی تولید می شود. این شامل هگزاسیانوفرات آهنی (II) در یک ساختار کریستالی شبکه مکعبی است. در آب نامحلول است اما همچنین تمایل به تشکیل کلوئید دارد بنابراین می تواند به صورت کلوئیدی یا محلول در آب و به شکل نامحلول وجود داشته باشد. این دارو به صورت خوراکی برای اهداف بالینی تجویز می شود تا به عنوان پادزهر برای انواع خاصی از مسمومیت با فلزات سنگین مانند تالیوم و ایزوتوپ های رادیواکتیو سزیم استفاده شود.
آنالوگ های هگزاسیانوفرات آهن (آبی پروس) عبارتند از: هگزاسیانوفرات مس، هگزاسیانوفرات کبالت، هگزاسیانوفرات روی و هگزاسیانوفرات نیکل.
ساختارهای چارچوب فلزی-آلی چیست؟
چارچوب های فلزی-آلی (MOFs) دسته ای از ترکیبات متشکل از یون های فلزی یا خوشه های هماهنگ با لیگاندهای آلی هستند که می توانند ساختارهای یک، دو یا سه بعدی را تشکیل دهند. آنها زیر کلاس پلیمرهای هماهنگی هستند. پلیمرهای هماهنگی توسط فلزات تشکیل می شوند که توسط لیگاندها (به اصطلاح مولکول های پیونددهنده) به هم متصل می شوند تا انگیزه های هماهنگی تکرار شوند. از ویژگی های اصلی آنها می توان به تبلور و اغلب متخلخل بودن اشاره کرد.
اطلاعات بیشتر در مورد سنتز مافوق صوت چارچوب فلزی آلی (MOF) ساختار!
باتری های یون سدیم
باتری یون سدیم (NIB) نوعی باتری قابل شارژ است. برخلاف باتری لیتیوم یون، باتری یون سدیم از یون های سدیم (Na+) به جای لیتیوم به عنوان حامل شارژ استفاده می کند. در غیر این صورت، ترکیب، اصل عملکرد و ساختار سلول به طور گسترده ای با باتری های لیتیوم یونی رایج و پرکاربرد یکسان است. تفاوت اصلی بین این هر دو نوع باتری این است که در خازن های لیتیوم یون از ترکیبات لیتیوم استفاده می شود، در حالی که در باتری های Na-ion از فلزات سدیم استفاده می شود. این بدان معنی است که کاتد یک باتری یون سدیم حاوی کامپوزیت های سدیم یا سدیم و یک آند (نه لزوما یک ماده مبتنی بر سدیم) و همچنین یک الکترولیت مایع حاوی نمک های سدیم جدا شده در حلال های پروتیک یا آپروتیک قطبی است. در حین شارژ ، Na+ از کاتد استخراج شده و در آند قرار می گیرد در حالی که الکترون ها از طریق مدار خارجی حرکت می کنند. در حین تخلیه، فرآیند معکوس در جایی اتفاق می افتد که Na+ از آند استخراج می شود و دوباره در کاتد قرار می گیرد و الکترون ها از طریق مدار خارجی حرکت می کنند و کارهای مفیدی انجام می دهند. در حالت ایده آل، مواد آند و کاتد باید بتوانند در برابر چرخه های مکرر ذخیره سازی سدیم بدون تخریب مقاومت کنند تا چرخه عمر طولانی را تضمین کنند.
سنتز سونوشیمیایی یک تکنیک قابل اعتماد و کارآمد برای تولید نمک های فلز سدیم فله ای با کیفیت بالا است که می تواند برای ساخت خازن های یون سدیم استفاده شود. سنتز پودر سدیم از طریق پراکندگی اولتراسونیک فلز سدیم مذاب در روغن معدنی انجام می شود.
ادبیات / منابع
- 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.