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.
પ્રોબ-પ્રકાર સોનિકેટર્સ – અહીં Hielscher મોડેલ UP400St છે – MOFs જેવા નેનોસ્ટ્રક્ચર્સના સંશ્લેષણને સરળ બનાવે છે.
MOFs ના સોનોકેમિકલ સંશ્લેષણ
અલ્ટ્રાસોનિક ઇરેડિયેશન અને તેના દ્વારા ઉત્પન્ન થતા પોલાણ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ પર તેની અનન્ય અસરો માટે જાણીતા છે, જેને સોનોકેમિસ્ટ્રી તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. પોલાણ પરપોટાના હિંસક વિસ્ફોટથી સ્થાનિક ગરમ સ્થળો ઉત્પન્ન થાય છે જેમાં ખૂબ ઊંચા ક્ષણિક તાપમાન (5000 K), દબાણ (1800 atm), અને ઠંડક દર (10) હોય છે.10Ks-1) તેમજ આઘાત તરંગો અને પરિણામે પ્રવાહી જેટ. આ પોલાણયુક્ત ગરમ સ્થળો પર, સ્ફટિક ન્યુક્લિયેશન અને વૃદ્ધિ, દા.ત. ઓસ્ટવાલ્ડ પાકવા દ્વારા, પ્રેરિત અને પ્રોત્સાહન આપવામાં આવે છે. જો કે, કણોનું કદ મર્યાદિત છે કારણ કે તે ગરમ સ્થળો અત્યંત ઠંડક દર દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે જેનો અર્થ છે કે પ્રતિક્રિયા માધ્યમનું તાપમાન મિલિસેકન્ડમાં આવે છે.
અલ્ટ્રાસાઉન્ડ હળવા પ્રક્રિયા પરિસ્થિતિઓમાં, જેમ કે દ્રાવક-મુક્ત, ઓરડાના તાપમાને અને આસપાસના દબાણ હેઠળ, MOFs ને ઝડપથી સંશ્લેષણ કરવા માટે જાણીતું છે. અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું છે કે MOFs સોનોકેમિકલ માર્ગ દ્વારા ઉચ્ચ ઉપજ પર ખર્ચ-અસરકારક રીતે ઉત્પન્ન કરી શકાય છે. છેલ્લે, MOFs નું સોનોકેમિકલ સંશ્લેષણ એક લીલી, પર્યાવરણને અનુકૂળ પદ્ધતિ છે.
MOF-5 ની તૈયારી
Wang et al (2011) ના અભ્યાસમાં, Zn4O[1,4-બેન્ઝેનેડીકાર્બોક્સિલેટ]3 સોનોકેમિકલ માર્ગ દ્વારા સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું. 1.36 ગ્રામ H2BDC 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 સોનોકેમિકલ માર્ગ દ્વારા સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું. નેનોસાઇઝ્ડ {[Mg(HIDC)(H2O)2]⋅1.5H2O}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) એ ફ્લોરોસન્ટ માઇક્રોપોરસ MOF, Zn ના ઝડપી સંશ્લેષણ માટે સોનોકેમિકલ માર્ગ શોધી કાઢ્યો.3(BTC)2⋅12H2O (1) અને 1 ના નેનોક્રિસ્ટલ્સનો ઉપયોગ કરીને ઓર્ગેનોએમાઇન્સની પસંદગીયુક્ત સંવેદના. પરિણામો દર્શાવે છે કે અલ્ટ્રાસોનિક સંશ્લેષણ એ નેનોસ્કેલ MOF માટે એક સરળ, કાર્યક્ષમ, ઓછી કિંમત અને પર્યાવરણને અનુકૂળ અભિગમ છે.
MOF 1 ને અનુક્રમે 5, 10, 30 અને 90 મિનિટના વિવિધ પ્રતિક્રિયા સમય માટે આસપાસના તાપમાન અને વાતાવરણીય દબાણ પર અલ્ટ્રાસોનિક પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું. હાઇડ્રોથર્મલ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને સંયોજન 1 ને સંશ્લેષણ કરવા માટે એક નિયંત્રણ પ્રયોગ પણ હાથ ધરવામાં આવ્યો હતો, અને WinPLOTR અને Fullprof નો ઉપયોગ કરીને પાવડર એક્સ-રે વિવર્તન (XRD) પેટર્નના IR, એલિમેન્ટલ વિશ્લેષણ અને રીટવેલ્ડ વિશ્લેષણ દ્વારા રચનાઓની પુષ્ટિ કરવામાં આવી હતી.13. આશ્ચર્યજનક રીતે, બેન્ઝેન-1,3,5-ટ્રિકાર્બોક્સિલિક એસિડ (એચ) સાથે ઝીંક એસિટેટ ડાયહાઇડ્રેટની પ્રતિક્રિયા35 મિનિટ માટે આસપાસના તાપમાન અને દબાણ પર અલ્ટ્રાસોનિક ઇરેડિયેશન હેઠળ પાણીમાં 20% ઇથેનોલમાં BTC) નોંધપાત્ર રીતે ઊંચી ઉપજ (75.3%, H પર આધારિત) 1 આપ્યું.3BTC). ઉપરાંત, 1 ની ઉપજ ધીમે ધીમે 78.2% થી વધીને 85.3% થઈ ગઈ, જેમાં પ્રતિક્રિયા સમય 10 થી 90 મિનિટ સુધી વધ્યો. આ પરિણામ સૂચવે છે કે MOF નું ઝડપી સંશ્લેષણ સોનિકેશનનો ઉપયોગ કરીને નોંધપાત્ર રીતે ઉચ્ચ ઉપજમાં પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. સમાન સંયોજન MOF 1 ના હાઇડ્રોથર્મલ સંશ્લેષણની તુલનામાં, જે 24 કલાક માટે ઉચ્ચ દબાણ પર 140°C પર હાથ ધરવામાં આવે છે, અલ્ટ્રાસોનિક સંશ્લેષણ ઉચ્ચ ઉપજ અને ઓછી કિંમત સાથે ખૂબ કાર્યક્ષમ પદ્ધતિ હોવાનું જણાયું છે.
અલ્ટ્રાસાઉન્ડની ગેરહાજરીમાં આસપાસના તાપમાન અને દબાણ પર સમાન પ્રતિક્રિયા માધ્યમમાં H3BTC સાથે ઝીંક એસિટેટ ભેળવીને કોઈ ઉત્પાદન મેળવવામાં આવ્યું ન હોવાથી, એવું નિષ્કર્ષ પર આવી શકે છે કે MOF 1 ની રચના દરમિયાન સોનિકેશન મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે.
સોનિકેશનનો ઉપયોગ કરીને સુપ્રામોલેક્યુલર રચનાઓનું સરળ સંશ્લેષણ – વધુ વાંચો!
તમારી પ્રક્રિયા માટે શ્રેષ્ઠ સોનોકેમિકલ સાધનો શોધો!
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 વાણિજ્યિક સ્તરે સોનોકેમિકલ ઉત્પાદન માટે. સોનોટ્રોડ્સ, બૂસ્ટર, રિએક્ટર, ફ્લો સેલ, અવાજ રદ કરવાના બોક્સ અને એસેસરીઝની વિશાળ વિવિધતા તમને તમારા સોનોકેમિકલ પ્રતિક્રિયા માટે શ્રેષ્ઠ સેટઅપ ગોઠવવાની મંજૂરી આપે છે. હિલ્સચર સોનિકેટર્સ ખૂબ જ મજબૂત છે, 24/7 કામગીરી માટે બનાવવામાં આવ્યા છે અને તેમને ખૂબ જ ઓછી જાળવણીની જરૂર છે.
મેટલ-ઓર્ગેનિક ફ્રેમવર્કને સોનોકેમિકલ રૂટ દ્વારા અસરકારક રીતે સંશ્લેષણ કરી શકાય છે.
સાહિત્ય / સંદર્ભો
- Alireza Zirehpour, Ahmad Rahimpour, Mathias Ulbricht (2017): Nano-sized metal organic framework to improve the structural properties and desalination performance of thin film composite forward osmosis membrane. Journal of Membrane Science, Volume 531, 2017. 59-67.
- Maryam Jouyandeh, Henri Vahabi, Mohammad Reza Saeb, Christian Serre (2021): Amine-functionalized metal–organic frameworks/epoxy nanocomposites: Structure-properties relationships. Journal of Applied Polymer Science, Volume138, Issue39, October 15, 2021.
- Farideh Abbasloo, Seyed Abdolmajid Khosravani, Mehrorang Ghaedi, Kheibar Dashtian, Ebrahim Hosseini, Leila Manzouri, Seyed Sajjad Khorramrooz, Asghar Sharifi, Ramin Jannesar, Farzad Sadri (2018): Sonochemical-solvothermal synthesis of guanine embedded copper based metal-organic framework (MOF) and its effect on oprD gene expression in clinical and standard strains of Pseudomonas aeruginosa. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 42, 2018. 237-243.
- Qiu, Ling-Guang; Li, Zong-Qun; Wu, Yun; Wang, Wei; Xu, Tao; Jiang, Xia (2008): Facile synthesis of nanocrystals of a microporous metal–organic framework by an ultrasonic method and selective sensing of organoamines. Chemical Communication 2008, 3642–3644.