મેટલ-ઓર્ગેનિક ફ્રેમવર્ક (MOFs) ની અલ્ટ્રાસોનિક તૈયારી
- મેટલ-ઓર્ગેનિક ફ્રેમવર્ક એ ધાતુના આયનો અને કાર્બનિક અણુઓમાંથી બનેલા સંયોજનો છે જેથી એક, બે અથવા ત્રિ-પરિમાણીય સંકર સામગ્રી બનાવવામાં આવે. આ હાઇબ્રિડ સ્ટ્રક્ચર્સ છિદ્રાળુ અથવા બિન-છિદ્રાળુ હોઈ શકે છે અને મેનીફોલ્ડ કાર્યક્ષમતા પ્રદાન કરે છે.
- MOFs નું સોનોકેમિકલ સંશ્લેષણ એક આશાસ્પદ તકનીક છે કારણ કે મેટલ-ઓર્ગેનિક સ્ફટિકો ખૂબ જ કાર્યક્ષમ અને પર્યાવરણને અનુકૂળ ઉત્પન્ન થાય છે.
- MOFs ના અલ્ટ્રાસોનિક ઉત્પાદનને લેબમાં નાના નમૂનાઓની તૈયારીથી લઈને સંપૂર્ણ વ્યાવસાયિક ઉત્પાદન સુધી રેખીય રીતે માપી શકાય છે.
મેટલ-ઓર્ગેનિક ફ્રેમવર્ક
સ્ફટિકીય મેટલ-ઓર્ગેનિક ફ્રેમવર્ક (MOFs) ઉચ્ચ સંભવિત છિદ્રાળુ સામગ્રીની શ્રેણીમાં આવે છે, જેનો ઉપયોગ ગેસ સંગ્રહ, શોષણ/વિભાજન, ઉત્પ્રેરક તરીકે, શોષક તરીકે, મેગ્નેટિઝમ, સેન્સર ડિઝાઇન અને ડ્રગ ડિલિવરીમાં થઈ શકે છે. MOFs સામાન્ય રીતે સેલ્ફ એસેમ્બલી દ્વારા બનાવવામાં આવે છે જ્યાં સેકન્ડરી બિલ્ડિંગ યુનિટ્સ (SBUs) જટિલ નેટવર્ક્સ બનાવવા માટે ઓર્ગેનિક સ્પેસર્સ (લિગાન્ડ્સ) સાથે જોડાયેલા હોય છે. એમઓએફની છિદ્રાળુતાને નિયંત્રિત કરવા માટે ઓર્ગેનિક સ્પેસર્સ અથવા મેટાલિક એસબીયુમાં ફેરફાર કરી શકાય છે, જે તેની કાર્યક્ષમતા અને વિશિષ્ટ એપ્લિકેશનો માટે તેની ઉપયોગિતાના સંદર્ભમાં નિર્ણાયક છે.
MOFs ના સોનોકેમિકલ સંશ્લેષણ
અલ્ટ્રાસોનિક ઇરેડિયેશન અને તેના દ્વારા પેદા થાય છે પોલાણ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ પર તેની અનન્ય અસરો માટે જાણીતા છે, તરીકે ઓળખાય છે સોનોકેમિસ્ટ્રી. પોલાણ પરપોટાના હિંસક વિસ્ફોટથી અત્યંત ઊંચા ક્ષણિક તાપમાન (5000 કે), દબાણ (1800 એટીએમ) અને ઠંડક દર (10) સાથે સ્થાનિક ગરમ સ્થળો ઉત્પન્ન થાય છે.10Ks-1) તેમજ આંચકાના તરંગો અને પરિણામી પ્રવાહી જેટ. આ પર કેવિટેશનલ હોટ સ્પોટ્સ, ક્રિસ્ટલ ન્યુક્લિએશન અને વૃદ્ધિ, દા.ત. ઓસ્ટવાલ્ડ પકવવા દ્વારા, પ્રેરિત અને પ્રોત્સાહન આપવામાં આવે છે. જો કે, કણોનું કદ મર્યાદિત છે કારણ કે તે હોટ સ્પોટ્સ અત્યંત ઠંડક દર દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે જેનો અર્થ છે કે પ્રતિક્રિયા માધ્યમનું તાપમાન મિલિસેકંડમાં આવે છે.
અલ્ટ્રાસાઉન્ડ એમઓએફનું સંશ્લેષણ કરવા માટે જાણીતું છે ઝડપથી હેઠળ હળવું પ્રક્રિયા શરતો, જેમ કે દ્રાવક મુક્ત, ખાતે ઓરડાના તાપમાને અને હેઠળ આસપાસના દબાણ. અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું છે કે MOFs ઉત્પન્ન કરી શકાય છે ખર્ચ-અસરકારક રીતે ખાતે ઉચ્ચ ઉપજ સોનોકેમિકલ માર્ગ દ્વારા. છેલ્લે, ધ સોનોકેમિકલ MOFs નું સંશ્લેષણ એ છે લીલા, પર્યાવરણને અનુકૂળ પદ્ધતિ.
MOF-5 ની તૈયારી
Wang et al (2011) ના અભ્યાસમાં, Zn4O[1,4-બેન્ઝેનેડીકાર્બોક્સિલેટ]3 દ્વારા સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું સોનોકેમિકલ માર્ગ 1.36 ગ્રામ એચ2BDC અને 4.84g Zn(NO3)2· 6 એચ2O પ્રારંભિક રીતે 160mL DMF માં ઓગળેલા હતા. પછી અલ્ટ્રાસોનિક ઇરેડિયેશન હેઠળ મિશ્રણમાં 6.43g TEA ઉમેરવામાં આવ્યું હતું. 2 કલાક પછી રંગહીન અવક્ષેપ ફિલ્ટરેશન દ્વારા એકત્રિત કરવામાં આવ્યો હતો અને DMF દ્વારા ધોવાઇ ગયો હતો. ઘનને વેક્યૂમમાં 90°C પર સૂકવવામાં આવતું હતું અને પછી વેક્યૂમ ડેસિકેટરમાં સંગ્રહિત કરવામાં આવતું હતું.
માઇક્રોપોરસ MOF Cu ની તૈયારી3(BTC)2
લિ એટ અલ. (2009) 3-ડી ચેનલો સાથે ત્રિ-પરિમાણીય (3-D) મેટલ-ઓર્ગેનિક ફ્રેમવર્ક (MOF) ના કાર્યક્ષમ અલ્ટ્રાસોનિક સંશ્લેષણની જાણ કરો, જેમ કે Cu3(BTC)2 (HKUST-1, BTC = બેન્ઝીન-1,3,5-ટ્રિકાર્બોક્સિલેટ). ક્યુપ્રિક એસીટેટ અને એચની પ્રતિક્રિયા3DMF/EtOH/H ના મિશ્ર દ્રાવણમાં BTC2O (3:1:2, v/v) પર અલ્ટ્રાસોનિક ઇરેડિયેશન હેઠળ આસપાસનું તાપમાન અને વાતાવરણ નુ દબાણ માટે ટૂંકા પ્રતિક્રિયા સમય (5–60 મિનિટ) Cu આપ્યું3(BTC)2 માં ઉચ્ચ ઉપજ (62.6–85.1%). આ Cu3(BTC)2 નેનો-ક્રિસ્ટલ્સ 10-200 nm ની સાઇઝ રેન્જના પરિમાણો ધરાવે છે, જે ખૂબ નાનું પરંપરાગત સોલ્વોથર્મલ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને સંશ્લેષણ કરતા. ભૌતિક રાસાયણિક ગુણધર્મોમાં કોઈ નોંધપાત્ર તફાવત ન હતો, દા.ત. બીઇટી સપાટી વિસ્તાર, છિદ્રનું પ્રમાણ અને હાઇડ્રોજન સંગ્રહ ક્ષમતા, ક્યુ વચ્ચે3(BTC)2 અલ્ટ્રાસોનિક પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને તૈયાર કરેલા નેનો-ક્રિસ્ટલ્સ અને સુધારેલ સોલ્વોથર્મલ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને મેળવેલા માઇક્રોક્રિસ્ટલ્સ. પરંપરાગત કૃત્રિમ તકનીકો, જેમ કે દ્રાવક પ્રસરણ તકનીક, હાઇડ્રોથર્મલ અને સોલ્વોથર્મલ પદ્ધતિઓની તુલનામાં, છિદ્રાળુ MOFs ના નિર્માણ માટે અલ્ટ્રાસોનિક પદ્ધતિ ખૂબ જ સારી હોવાનું જણાયું હતું. કાર્યક્ષમ અને વધુ પર્યાવરણને અનુકૂળ.
એક-પરિમાણીય Mg(II) MOF ની તૈયારી
તાહમસિયન એટ અલ. (2013) અહેવાલ કાર્યક્ષમ, ઓછી કિંમત, અને પર્યાવરણને અનુકૂળ MgII, {[Mg(HIDC)(H) પર આધારિત 3D સુપરમોલેક્યુલર મેટલ-ઓર્ગેનિક ફ્રેમવર્ક (MOF) બનાવવાનો માર્ગ2ઓ)2]⋅1.5H2O}એન (H3L = 4,5-imidazole-dicarboxylic acid) અલ્ટ્રાસોનિકલી-આસિસ્ટેડ રૂટનો ઉપયોગ કરીને.
નેનોસ્ટ્રક્ચર્ડ {[Mg(HIDC)(H2ઓ)2]⋅1.5H2O}એન નીચેના દ્વારા સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું સોનોકેમિકલ માર્ગ નેનોસાઇઝ્ડ {[Mg(HIDC)(H2O)2]⋅1.5H તૈયાર કરવા માટે2O}n (1), લિગાન્ડ H ના દ્રાવણનું 20 mL3IDC (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) પસંદ કરેલ બેન્ડ્સ: 3383 (w), 3190 (w), 1607 (br), 1500 (m), 1390 (s), 1242 (m), 820 (m), 652 (m)).
નેનોસ્ટ્રક્ચર્ડ સંયોજનના કદ અને મોર્ફોલોજી પર પ્રારંભિક રીએજન્ટની સાંદ્રતાની અસરનો અભ્યાસ કરવા માટે, ઉપરોક્ત પ્રક્રિયાઓ પ્રારંભિક રીએજન્ટ્સની નીચેની સાંદ્રતાની સ્થિતિ હેઠળ કરવામાં આવી હતી: [HL2−] = [Mg2+] = 0.025 M.
ફ્લોરોસન્ટ માઇક્રોપોરસ એમઓએફનું સોનો-સિન્થેસિસ
કિયુ એટ અલ. (2008) મળી એ સોનોકેમિકલ ફ્લોરોસન્ટ માઇક્રોપોરસ MOF, Zn ના ઝડપી સંશ્લેષણ માટેનો માર્ગ3(BTC)2⋅12H2O (1) અને 1 ના નેનોક્રિસ્ટલ્સનો ઉપયોગ કરીને ઓર્ગેનોમાઇન્સની પસંદગીયુક્ત સંવેદના. પરિણામો દર્શાવે છે કે અલ્ટ્રાસોનિક સંશ્લેષણ નેનોસ્કેલ MOFs માટે એક સરળ, કાર્યક્ષમ, ઓછી કિંમત અને પર્યાવરણને અનુકૂળ અભિગમ છે.
MOF 1 એ અલ્ટ્રાસોનિક પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું આસપાસ તાપમાન અને વાતાવરણીય અનુક્રમે 5, 10, 30 અને 90 મિનિટના વિવિધ પ્રતિક્રિયા સમય માટે દબાણ. હાઇડ્રોથર્મલ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને સંયોજન 1નું સંશ્લેષણ કરવા માટે એક નિયંત્રણ પ્રયોગ પણ હાથ ધરવામાં આવ્યો હતો, અને વિનપ્લોટર અને ફુલપ્રોફનો ઉપયોગ કરીને પાઉડર એક્સ-રે ડિફ્રેક્શન (XRD) પેટર્નના IR, એલિમેન્ટલ એનાલિસિસ અને રિએટવેલ્ડ પૃથ્થકરણ દ્વારા બંધારણની પુષ્ટિ કરવામાં આવી હતી.13. આશ્ચર્યજનક રીતે, બેન્ઝેન-1,3,5-ટ્રિકાર્બોક્સિલિક એસિડ (એચ) સાથે ઝીંક એસિટેટ ડાયહાઇડ્રેટની પ્રતિક્રિયા3BTC) પાણીમાં 20% ઇથેનોલ (v/v) માં અલ્ટ્રાસોનિક ઇરેડિયેશન હેઠળ આસપાસના તાપમાને અને 5 મિનિટ માટે દબાણે નોંધપાત્ર રીતે 1 આપ્યો ઉચ્ચ ઉપજ (75.3%, એચ.ના આધારે3BTC). ઉપરાંત, 1 ની ઉપજ ધીમે ધીમે 78.2% થી વધીને 85.3% થઈ અને પ્રતિક્રિયા સમય 10 થી 90 મિનિટ સુધી વધ્યો. આ પરિણામ સૂચવે છે કે ઝડપી સંશ્લેષણ MOF ની નોંધપાત્ર રીતે અનુભૂતિ કરી શકાય છે ઉચ્ચ ઉપજ અલ્ટ્રાસોનિક પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને. સમાન સંયોજન MOF 1 ના હાઇડ્રોથર્મલ સંશ્લેષણની તુલનામાં, જે 24 કલાક માટે ઉચ્ચ દબાણ પર 140 ° સે પર હાથ ધરવામાં આવે છે, 12 અલ્ટ્રાસોનિક સંશ્લેષણ ઉચ્ચ ઉપજ સાથે અત્યંત કાર્યક્ષમ પદ્ધતિ હોવાનું જણાયું છે અને ઓછી કિંમત.
અલ્ટ્રાસાઉન્ડની ગેરહાજરીમાં આજુબાજુના તાપમાન અને દબાણ પર સમાન પ્રતિક્રિયા માધ્યમમાં H3BTC સાથે ઝીંક એસીટેટનું મિશ્રણ કરીને કોઈ ઉત્પાદન પ્રાપ્ત થયું ન હોવાથી, sonication રમવા જ જોઈએ મહત્વપૂર્ણ MOF 1 ની રચના દરમિયાન ભૂમિકા.
અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયાઓ: પ્રતિ પ્રયોગશાળા પ્રતિ ઔદ્યોગિક સ્કેલ
સોનોકેમિકલ સાધનો
Hielscher Ultrasonics પાસે શક્તિશાળી અને વિશ્વસનીય અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ અને સોનોકેમિકલ રિએક્ટર્સની ડિઝાઇન અને ઉત્પાદનમાં લાંબા સમયનો અનુભવ છે. Hielscher તમારી એપ્લિકેશન આવશ્યકતાઓને તેના અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણોની વ્યાપક શ્રેણી સાથે આવરી લે છે – નાના થી પ્રયોગશાળા ઉપકરણો ઉપર બેન્ચ-ટોપ અને પાયલોટ અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ પૂર્ણ સુધી-ઔદ્યોગિક સિસ્ટમો વ્યાપારી ધોરણે સોનોકેમિકલ ઉત્પાદન માટે. સોનોટ્રોડ્સ, બૂસ્ટર, રિએક્ટર, ફ્લો સેલ, અવાજ રદ કરવાના બૉક્સ અને એસેસરીઝની વિશાળ વિવિધતા તમારા માટે શ્રેષ્ઠ સેટઅપને ગોઠવવાની મંજૂરી આપે છે. સોનોકેમિકલ પ્રતિક્રિયા. Hielscher માતાનો અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણો ખૂબ જ છે મજબુત, માટે બાંધવામાં આવે છે 24/7 ઓપરેશન અને માત્ર ખૂબ જ ઓછી જાળવણીની જરૂર છે.
મેટલ-ઓર્ગેનિક ફ્રેમવર્કને સોનોકેમિકલ માર્ગ દ્વારા અસરકારક રીતે સંશ્લેષણ કરી શકાય છે
અલ્ટ્રાસોનિકેટર UIP1000hd સોનોકેમિકલ રિએક્ટર સાથે
સાહિત્ય/સંદર્ભ
- ડે, ચંદન; કુંડુ, તનય; બિસ્વાલ, બિષ્ણુ પી.; મલ્લિક, અરિજિત; બેનર્જી, રાહુલ (2014): સ્ફટિકીય મેટલ-ઓર્ગેનિક ફ્રેમવર્ક (MOFs): સંશ્લેષણ, માળખું અને કાર્ય. એક્ટા ક્રિસ્ટલોગ્રાફિકા સેક્શન B 70, 2014. 3-10.
- હાશેમી, લિડા; મોરસલી, અલી; યિલમાઝ, વેસેલ ટી.; Büyükgüngor, Orhan; ખવાસી, હમીદ રેઝા; અશોરી, ફાતેમેહ; બઘરઝાદેહ, મોજતબા (2014): બે નેનો-સાઇઝ લીડ(II) મેટલ-ઓર્ગેનિક ફ્રેમવર્કના સોનોકેમિકલ સંશ્લેષણ; ઉત્પ્રેરક અને લીડ(II) ઓક્સાઇડ નેનોપાર્ટિકલ્સની તૈયારી માટે એપ્લિકેશન. જર્નલ ઓફ મોલેક્યુલર સ્ટ્રક્ચર 1072, 2014. 260-266.
- લી, ઝોંગ-કુન; કિયુ, લિંગ-ગુઆંગ; ઝુ, તાઓ; વુ, યુન; વાંગ, વેઇ; વુ, ઝેન-યુ; જિયાંગ, ઝિયા (2009): આસપાસના તાપમાન અને દબાણ પર માઇક્રોપોરસ મેટલ-ઓર્ગેનિક ફ્રેમવર્ક Cu3(BTC)2 નું અલ્ટ્રાસોનિક સંશ્લેષણ: એક કાર્યક્ષમ અને પર્યાવરણને અનુકૂળ પદ્ધતિ. સામગ્રી પત્રો 63/1, 2009. 78-80.
- કિયુ, લિંગ-ગુઆંગ; લી, ઝોંગ-કુન; વુ, યુન; વાંગ, વેઇ; ઝુ, તાઓ; જિયાંગ, ઝિયા (2008): અલ્ટ્રાસોનિક પદ્ધતિ અને ઓર્ગેનોમાઇન્સની પસંદગીયુક્ત સંવેદના દ્વારા માઇક્રોપોરસ મેટલ-ઓર્ગેનિક ફ્રેમવર્કના નેનોક્રિસ્ટલ્સનું સરળ સંશ્લેષણ. કેમિકલ કોમ્યુનિકેશન 2008, 3642–3644.
- સ્ટોક, નોર્બર્ટ; બિસ્વાસ, શ્યામ (2012): મેટલ-ઓર્ગેનિક ફ્રેમવર્ક (MOFs) નું સંશ્લેષણ: વિવિધ MOF ટોપોલોજીસ, મોર્ફોલોજીસ અને કમ્પોઝીટના માર્ગો. કેમિકલ રિવ્યુ 112/2, 2012. 933–969.
- સુસ્લિક, કેનેથ એસ. (એડ.) (1988): અલ્ટ્રાસાઉન્ડ: તેની રાસાયણિક, ભૌતિક અને જૈવિક અસરો. વીસીએચ: વેઇનહેમ, જર્મની. 1988.
- તાહમસિયન, અરિનેહ; મોરસલી, અલી; જૂ, સાંગ વૂ (2013): એક-પરિમાણીય Mg(II) મેટલ-ઓર્ગેનિક ફ્રેમવર્કનું સોનોકેમિકલ સિન્થેસિસ: MgO વન-ડાયમેન્શનલ નેનોસ્ટ્રક્ચરની તૈયારી માટે એક નવું પૂર્વવર્તી. જર્નલ ઓફ નેનોમેટરીયલ્સ 2013.
- થોમ્પસન, જોશુઆ એ.; ચેપમેન, કરીના ડબલ્યુ.; કોરોસ, વિલિયમ જે.; જોન્સ, ક્રિસ્ટોફર ડબલ્યુ.; નાયર, શંકર (2012): ZIF-8 નેનોપાર્ટિકલ્સનું સોનિકેશન-પ્રેરિત ઓસ્ટવાલ્ડ પાકવું અને ZIF-8/પોલિમર કમ્પોઝિટ મેમ્બ્રેનનું નિર્માણ. માઇક્રોપોરસ અને મેસોપોરસ મટિરિયલ્સ 158, 2012. 292-299.
- વાંગ, લિપિંગ; Xiao, બિન; વાંગ, ગોંગયિંગ; વુ, જીકિયન (2011): મેટલ-ઓર્ગેનિક ફ્રેમવર્ક Zn દ્વારા ઉત્પ્રેરિત પોલીકાર્બોનેટ ડાયોલનું સંશ્લેષણ4O[CO2-સી6એચ4-CO2]3. વિજ્ઞાન ચાઇના રસાયણશાસ્ત્ર 54/9, 2011. 1468-1473.