પ્રુશિયન બ્લૂ નેનોક્યુબ્સનું અલ્ટ્રાસોનિક ભીનું અવક્ષેપણ

પ્રુશિયન બ્લૂ અથવા આયર્ન હેક્સાસાયનોફેરેટ એ નેનોસંરચિત મેટલ–ઓર્ગેનિક ફ્રેમવર્ક (MOF) છે, જેનો ઉપયોગ સોડિયમ–આયન બેટરીના ઉત્પાદન, જૈવચિકિત્સા, શાહી અને ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં થાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક ભીનું રાસાયણિક સંશ્લેષણ એ પ્રુશિયન બ્લૂ નેનોક્યુબ્સ અને કોપર હેક્સાસાયનોફેરેટ તથા નિકલ હેક્સાસાયનોફેરેટ જેવા પ્રુશિયન બ્લૂના સમરૂપ સંયોજનો ઉત્પન્ન કરવાની કાર્યક્ષમ, વિશ્વસનીય અને ઝડપી પદ્ધતિ છે. અલ્ટ્રાસોનિક રીતે અવક્ષેપિત પ્રુશિયન બ્લૂ નેનોકણો સાંકડા કણકદ વિતરણ, એકસમાન કણકદ અને ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા ધરાવે છે.

પ્રુશિયન બ્લૂ અને હેક્સાસાયનોફેરેટના સમરૂપ સંયોજનો

પ્રુશિયન બ્લૂ અથવા આયર્ન હેક્સાસાયનોફેરેટ્સનો ઉપયોગ વિદ્યુતરાસાયણિક ઉપયોગો વિકસાવવા અને રાસાયણિક સેન્સરો, ઇલેક્ટ્રોક્રોમિક ડિસ્પ્લે, શાહી અને કોટિંગ્સ, બેટરીઓ (સોડિયમ–આયન બેટરીઓ), કેપેસિટરો અને સુપરકેપેસિટરો, H+ અથવા Cs+ જેવા ધનાયનો માટેની સંગ્રહ સામગ્રી, ઉત્પ્રેરકો, નિદાન અને સારવારનું સંયોજન કરતી થેરાનોસ્ટિક્સ તથા અન્ય વસ્તુઓના ઉત્પાદન માટે કાર્યાત્મક સામગ્રી તરીકે વ્યાપકપણે થાય છે. તેની સારી રેડોક્સ સક્રિયતા અને ઉચ્ચ વિદ્યુતરાસાયણિક સ્થિરતાને કારણે, પ્રુશિયન બ્લૂ એ મેટલ–ઓર્ગેનિક ફ્રેમવર્ક (MOF) સંરચના છે, જેનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોડના સંશોધન માટે વ્યાપકપણે થાય છે.
વિવિધ અન્ય ઉપયોગો ઉપરાંત, પ્રુશિયન બ્લૂ અને તેના સમરૂપ સંયોજનો કોપર હેક્સાસાયનોફેરેટ અને નિકલ હેક્સાસાયનોફેરેટનો ઉપયોગ અનુક્રમે વાદળી, લાલ અને પીળા રંગની શાહી તરીકે થાય છે.
પ્રુશિયન બ્લૂ નેનોકણોનો એક મોટો ફાયદો તેમની સલામતી છે. પ્રુશિયન બ્લૂ નેનોકણો સંપૂર્ણપણે જૈવવિઘટનક્ષમ, જૈવસુસંગત અને તબીબી ઉપયોગો માટે FDA દ્વારા મંજૂર કરાયેલા છે.

પ્રુશિયન બ્લૂ નેનોક્યુબ્સનું સોનોકેમિકલ સંશ્લેષણ

પ્રુશિયન બ્લૂ / હેક્સાસાયનોફેરાઇટ નેનોકણોનું સંશ્લેષણ એ વિષમાંગી ભીના રાસાયણિક અવક્ષેપણની પ્રક્રિયા છે. સાંકડા કણકદ વિતરણ અને એકસમાન કણકદ ધરાવતા નેનોકણો મેળવવા માટે વિશ્વસનીય અવક્ષેપણ પદ્ધતિ જરૂરી છે. મેગ્નેટાઇટ, ઝિંક મોલિબ્ડેટ, ઝિંક ફોસ્ફોમોલિબ્ડેટ, વિવિધ કોર–શેલ નેનોકણો વગેરે જેવા ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળા નેનોકણો અને રંગદ્રવ્યોના વિશ્વસનીય, કાર્યક્ષમ અને સરળ સંશ્લેષણ માટે અલ્ટ્રાસોનિક અવક્ષેપણ જાણીતું છે.

પ્રુશિયન બ્લૂ નેનોકણો માટે ભીના રાસાયણિક સંશ્લેષણની પદ્ધતિઓ

પ્રુશિયન બ્લૂ નેનોકણોના સંશ્લેષણની સોનોકેમિકલ પદ્ધતિ કાર્યક્ષમ, સરળ, ઝડપી અને પર્યાવરણને અનુકૂળ છે. અલ્ટ્રાસોનિક અવક્ષેપણથી ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળા પ્રુશિયન બ્લૂ નેનોક્યુબ્સ મળે છે, જે એકસમાન નાનું કદ (આશરે 5nm), સાંકડું કદ વિતરણ અને એકસમાન કણકદ ધરાવે છે.
પ્રુશિયન બ્લૂ નેનોકણોનું સંશ્લેષણ પોલિમરીય સ્થિરીકારકો સાથે અથવા તેમના વિના વિવિધ અવક્ષેપણ પદ્ધતિઓ દ્વારા કરી શકાય છે.
સ્થિરીકરણ કરતા પોલિમરનો ઉપયોગ ટાળીને, FeCl₃ અને K₃[Fe(CN)₆]ને H₂O₂ની હાજરીમાં માત્ર અલ્ટ્રાસોનિક રીતે મિશ્રિત કરીને પ્રુશિયન બ્લૂ નેનોક્યુબ્સનું અવક્ષેપણ કરી શકાય છે.
આ પ્રકારના સંશ્લેષણમાં સોનોકેમિસ્ટ્રીના ઉપયોગથી નાના નેનોકણો મેળવવામાં મદદ મળી હતી (એટલે કે, સોનિકેશન વિના મેળવાતા ≈50 nm કદને બદલે 5 nm કદના). (Dacarro et al. 2018)

અલ્ટ્રાસોનિક પ્રુશિયન બ્લૂ સંશ્લેષણના કેસ અભ્યાસો

સામાન્ય રીતે, પ્રુશિયન બ્લૂ નેનોકણોનું સંશ્લેષણ અલ્ટ્રાસોનિકેશન પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે.
આ પદ્ધતિમાં, 0.05 M સાંદ્રતાવાળું K₄[Fe(CN)₆] દ્રાવણ 100 ml (0.1 mol/L) હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડના દ્રાવણમાં ઉમેરવામાં આવે છે. પરિણામી K₄[Fe(CN)₆] જલીય દ્રાવણને સોનિકેટ કરતી વખતે 40ºC પર 5 h સુધી રાખવામાં આવે છે અને પછી તેને ઓરડાના તાપમાને ઠંડું થવા દેવામાં આવે છે. મેળવેલા વાદળી ઉત્પાદનને ગાળવામાં આવે છે અને નિસ્યંદિત પાણી તથા નિર્જળ ઇથેનોલથી વારંવાર ધોવામાં આવે છે અને અંતે વેક્યૂમ ઓવનમાં 25ºC પર 12 h સુધી સૂકવવામાં આવે છે.

હેક્સાસાયનોફેરાઇટના સમરૂપ સંયોજન કોપર હેક્સાસાયનોફેરાઇટ (CuHCF)નું સંશ્લેષણ નીચેની પદ્ધતિ દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું:
CuHCF નેનોકણોનું સંશ્લેષણ નીચેના સમીકરણ અનુસાર કરવામાં આવ્યું હતું:
Cu(NO₃)₃ + K₄[Fe(CN)₆] –> Cu₄[Fe(CN)₆] + KN0₃

CuHCF નેનોકણોનું સંશ્લેષણ Bioni et al., 2007 દ્વારા વિકસાવાયેલી પદ્ધતિથી કરવામાં આવે છે. 10 mL 20 mmol L^-1 K₃[Fe(CN)₆] + 0.1 mol L^-1 KCl દ્રાવણ અને 10 mL 20 mmol L^-1 CuCl₂ + 0.1 mol L^-1 KCl સાથેના મિશ્રણને સોનિકેશન ફ્લાસ્કમાં ત્યારબાદ 60 min સુધી ઉચ્ચ તીવ્રતાના અલ્ટ્રાસાઉન્ડ વિકિરણથી ઉપચારિત કરવા માટે સીધા નિમજ્જન માટેના ટાઇટેનિયમ હોર્ન (20 kHz, 10Wcm^-1)નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જેને દ્રાવણમાં 1 cm ની ઊંડાઈ સુધી ડુબાડવામાં આવ્યો હતો. મિશ્રિત કરતી વખતે આછા કથ્થાઈ રંગનો અવક્ષેપ બનતો જોવા મળે છે. અત્યંત સ્થિર, આછા કથ્થાઈ રંગનું વિક્ષેપણ મેળવવા માટે આ વિક્ષેપણનું 3 દિવસ સુધી ડાયાલિસિસ કરવામાં આવે છે.
(જુઓ Jassal et al. 2015)

Wu et al. (2006) એ સોનોકેમિકલ પદ્ધતિ દ્વારા K₄[Fe(CN)₆]માંથી પ્રશિયન બ્લૂ નેનોકણોનું સંશ્લેષણ કર્યું હતું, જેમાં હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડમાં અલ્ટ્રાસોનિક વિકિરણથી [FeII(CN)6]4− નું વિઘટન થતાં Fe2+ ઉત્પન્ન થયું હતું; Fe²⁺ નું ઑક્સિડેશન કરીને Fe³⁺ બનાવવામાં આવ્યું હતું, જેથી તે બાકી રહેલા [FeII(CN)₆]4− આયનો સાથે પ્રતિક્રિયા કરે. સંશોધન જૂથે નિષ્કર્ષ કાઢ્યો કે સંશ્લેષિત પ્રશિયન બ્લૂ નેનોઘનોના કદનું સમાન વિતરણ અલ્ટ્રાસોનિકેશનની અસરોને કારણે થાય છે. ડાબી બાજુની FE-SEM છબી Wu ના સંશોધન જૂથ દ્વારા સોનોકેમિકલ રીતે સંશ્લેષિત આયર્ન હેક્સાસાયનોફેરેટ નેનોઘનો દર્શાવે છે.

મોટા પાયે સંશ્લેષણ: મોટા પાયે PB નેનોકણો તૈયાર કરવા માટે, PVP (250 g) અને K₃[Fe(CN)₆] (19.8 g) ને 2,000 mL HCl દ્રાવણ (1 M) માં ઉમેરવામાં આવ્યાં હતાં. દ્રાવણ સ્વચ્છ થાય ત્યાં સુધી તેનું સોનિકેશન કરવામાં આવ્યું હતું અને ત્યારબાદ 20–24 કલાક સુધી એજિંગ પ્રતિક્રિયા કરવા માટે તેને 80°C પર ઓવનમાં મૂકવામાં આવ્યું હતું. ત્યારબાદ PB નેનોકણો એકત્રિત કરવા માટે મિશ્રણને 20,000 rpm પર 2 કલાક સુધી સેન્ટ્રિફ્યુજ કરવામાં આવ્યું હતું. (સલામતી નોંધ: ઉત્પન્ન થયેલો કોઈપણ HCN બહાર કાઢવા માટે, પ્રતિક્રિયા ફ્યુમ હૂડમાં કરવી જોઈએ).

પ્રશિયન બ્લૂનું સોનો-ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સંશ્લેષણ

પ્રશિયન બ્લૂના સંશ્લેષણની અન્ય એક અત્યંત કાર્યક્ષમ તકનીક સોનો-ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પદ્ધતિ છે, જે ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ નિક્ષેપણને ઉચ્ચ તીવ્રતાના અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સાથે સહક્રિયાત્મક રીતે જોડે છે. આ પદ્ધતિ દ્રવ્ય પરિવહન વધારે છે, કેન્દ્રક રચનાની ગતિ ઝડપી બનાવે છે અને કેવિટેશનથી પ્રેરિત સૂક્ષ્મ મિશ્રણ તથા સપાટીના સક્રિયકરણ દ્વારા સમાન નેનોકણ રચનાને પ્રોત્સાહન આપે છે. આથી સોનો-ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રશિયન બ્લૂ સંશ્લેષણ નેનોસ્તરના પ્રશિયન બ્લૂના ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન માટે એક વિશ્વસનીય પદ્ધતિ બને છે.
પ્રશિયન બ્લૂ સંશ્લેષણ માટેની સોનો-ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ વ્યવસ્થા વિશે વધુ વાંચો!

પ્રશિયન બ્લૂ સંશ્લેષણ માટે અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ અને સોનોકેમિકલ રિએક્ટર

Hielscher Ultrasonics ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા સોનિકેટર્સનું ઉત્પાદન કરતી લાંબા સમયનો અનુભવ ધરાવતી કંપની છે, જેના સોનિકેટર્સનો વિશ્વભરની સંશોધન પ્રયોગશાળાઓ અને ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનમાં ઉપયોગ થાય છે. નેનોકણો અને વર્ણકોનું સોનોકેમિકલ સંશ્લેષણ અને અવક્ષેપણ એક પડકારજનક ઉપયોગ છે, જેમાં સ્થિર કંપનવિસ્તાર ઉત્પન્ન કરતા ઉચ્ચ શક્તિના અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબની જરૂર પડે છે. તમામ Hielscher સોનિકેટર્સને સંપૂર્ણ ભાર હેઠળ 24/7 ચલાવવા માટે ડિઝાઇન કરીને બનાવવામાં આવે છે. અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર્સ સઘન 50 watts અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબથી માંડીને 16,000 watts ની શક્તિવાળા ઇનલાઇન અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટર સુધી ઉપલબ્ધ છે. બૂસ્ટર હોર્ન, સોનોટ્રોડ અને ફ્લો સેલની વિશાળ વિવિધતા પૂર્વગામી પદાર્થો, પ્રતિક્રિયા પદ્ધતિ અને અંતિમ ઉત્પાદનને અનુરૂપ સોનોકેમિકલ પ્રણાલીની વિશિષ્ટ ગોઠવણી શક્ય બનાવે છે.

સોનોકેમિકલ સંશ્લેષણ – તમારી જરૂરિયાતો અનુસાર બેચ અથવા ઇનલાઇન

Hielscher અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબનો ઉપયોગ બેચ અને સતત ઇનલાઇન સોનિકેશન માટે કરી શકાય છે. પ્રતિક્રિયાના આયતન અને પ્રતિક્રિયાની ઝડપના આધારે, અમે તમને સૌથી યોગ્ય અલ્ટ્રાસોનિક વ્યવસ્થાની ભલામણ કરીશું. પ્રયોગશાળા, બેન્ચ-ટોપ, પાઇલટ અને સંપૂર્ણ ઔદ્યોગિક સોનિકેટર્સ કોઈપણ આયતનની સામગ્રીની પ્રક્રિયા શક્ય બનાવે છે.

સર્વોચ્ચ ગુણવત્તા ધોરણો – જર્મનીમાં ડિઝાઇન અને ઉત્પાદન

પરિવારની માલિકીના અને પરિવાર દ્વારા સંચાલિત વ્યવસાય તરીકે, Hielscher તેના અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસરો માટે સર્વોચ્ચ ગુણવત્તાનાં ધોરણોને પ્રાથમિકતા આપે છે. તમામ અલ્ટ્રાસોનિકેટરોની ડિઝાઇન, ઉત્પાદન અને સંપૂર્ણ પરીક્ષણ જર્મનીમાં બર્લિન નજીક આવેલા ટેલ્ટોવમાં અમારા મુખ્ય મથક ખાતે કરવામાં આવે છે. Hielscher ના અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણોની મજબૂતી અને વિશ્વસનીયતા તેમને તમારા ઉત્પાદનમાં સતત સખત કામ કરતાં સાધનો બનાવે છે. સંપૂર્ણ ભાર હેઠળ અને પડકારજનક વાતાવરણમાં 24/7 કાર્ય કરવું એ Hielscher ના ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ અને રિએક્ટરોની સ્વાભાવિક વિશેષતા છે.

નીચેનું કોષ્ટક અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટરોની અંદાજિત પ્રક્રિયા ક્ષમતાનો ખ્યાલ આપે છે: