धातु-कार्बनिक ढांचे (एमओएफ) की अल्ट्रासोनिक तैयारी
- धातु-कार्बनिक फ्रेमवर्क धातु आयनों और कार्बनिक अणुओं से बने यौगिक होते हैं ताकि एक-, दो, या तीन-आयामी संकर सामग्री बनाई जा सके। ये संकर संरचनाएं झरझरा या गैर-छिद्रपूर्ण हो सकती हैं और कई गुना कार्यक्षमता प्रदान करती हैं।
- एमओएफ का सोनोकेमिकल संश्लेषण एक आशाजनक तकनीक है क्योंकि धातु-कार्बनिक क्रिस्टल बहुत कुशल और पर्यावरण के अनुकूल उत्पादित होते हैं।
- एमओएफ के अल्ट्रासोनिक उत्पादन को प्रयोगशाला में छोटे नमूनों की तैयारी से लेकर पूर्ण वाणिज्यिक उत्पादन तक रैखिक रूप से बढ़ाया जा सकता है।
धातु-कार्बनिक ढांचे
क्रिस्टलीय धातु-कार्बनिक ढांचे (एमओएफ) उच्च क्षमता वाले झरझरा सामग्रियों की श्रेणी में आते हैं, जिनका उपयोग गैस भंडारण, सोखना/पृथक्करण, उत्प्रेरण, अधिशोषक के रूप में, चुंबकत्व, सेंसर डिजाइन और दवा वितरण में किया जा सकता है। एमओएफ आमतौर पर स्व-असेंबली द्वारा बनाए जाते हैं जहां माध्यमिक भवन इकाइयां (एसबीयू) जटिल नेटवर्क बनाने के लिए कार्बनिक स्पेसर (लिगैंड) से जुड़ी होती हैं। एमओएफ की सरंध्रता को नियंत्रित करने के लिए कार्बनिक स्पेसर या धातु एसबीयू को संशोधित किया जा सकता है, जो इसकी कार्यक्षमता और विशेष अनुप्रयोगों के लिए इसकी उपयोगिता के संबंध में महत्वपूर्ण है।
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एमओएफ का सोनोकेमिकल संश्लेषण
अल्ट्रासोनिक विकिरण और इस तरह उत्पन्न गुहिकायन रासायनिक प्रतिक्रियाओं पर इसके अनूठे प्रभावों के लिए अच्छी तरह से जाना जाता है, जिसे सोनोकेमिस्ट्री के रूप में जाना जाता है। गुहिकायन बुलबुले का हिंसक विस्फोट अत्यधिक उच्च क्षणिक तापमान (5000 K), दबाव (1800 एटीएम), और शीतलन दर (10 ) के साथ स्थानीयकृत गर्म स्थान उत्पन्न करता है10एस-1) साथ ही सदमे की लहरें और परिणामी तरल जेट। इन गुहिकायन गर्म स्थानों पर, क्रिस्टल न्यूक्लियेशन और विकास, उदाहरण के लिए ओस्टवाल्ड पकने से, प्रेरित और बढ़ावा दिया जाता है। हालांकि, कण का आकार सीमित है क्योंकि उन गर्म स्थानों को अत्यधिक शीतलन दर की विशेषता होती है, जिसका अर्थ है कि प्रतिक्रिया माध्यम का तापमान मिलीसेकंड के भीतर गिर जाता है।
अल्ट्रासाउंड को हल्के प्रक्रिया की स्थिति के तहत एमओएफ को तेजी से संश्लेषित करने के लिए जाना जाता है, जैसे कि विलायक-मुक्त, कमरे के तापमान पर और परिवेश के दबाव में। अध्ययनों से पता चला है कि एमओएफ को सोनोकेमिकल मार्ग के माध्यम से उच्च उपज पर लागत प्रभावी ढंग से उत्पादित किया जा सकता है। अंत में, एमओएफ का सोनोकेमिकल संश्लेषण एक हरा, पर्यावरण के अनुकूल तरीका है।
एमओएफ -5 की तैयारी
वांग एट अल (2011) के अध्ययन में, Zn4ओ [1,4-बेंजीनडाइकोरबॉक्सिलेट]3 सोनोकेमिकल मार्ग के माध्यम से संश्लेषित किया गया था। 1.36 ग्राम एच2BDC और 4.84g Zn(NO3)2·6एच2ओ को 160 एमएल डीएमएफ में भंग कर दिया गया था। फिर अल्ट्रासोनिक विकिरण के तहत मिश्रण में 6.43 ग्राम टीईए जोड़ा गया। 2 घंटे के बाद रंगहीन अवक्षेप को निस्पंदन द्वारा एकत्र किया गया था और डीएमएफ द्वारा धोया गया था। ठोस निर्वात में 90 डिग्री सेल्सियस पर सूख गया था और फिर एक वैक्यूम desiccator में संग्रहीत.
माइक्रोपोरस एमओएफ क्यू की तैयारी3(बीटीसी)2
ली एट अल (2009) 3-डी चैनलों के साथ त्रि-आयामी (3-डी) धातु-कार्बनिक ढांचे (एमओएफ) के कुशल अल्ट्रासोनिक संश्लेषण की रिपोर्ट करते हैं, जैसे कि क्यू3(बीटीसी)2 (HKUST-1, BTC = बेंजीन-1,3,5-ट्राइकारबॉक्साइलेट)। कप्रिक एसीटेट और एच की प्रतिक्रिया3DMF/EtOH/H के मिश्रित समाधान में BTC2ओ (3: 1: 2, वी / परिवेश का तापमान और वायुमंडलीय दबाव के लिए लघु प्रतिक्रिया समय (5-60 मिनट) ने Cu दिया3(बीटीसी)2 में उच्च उपज (62.6–85.1%). ये सी.यू.3(बीटीसी)2 नैनो-क्रिस्टल में 10-200 एनएम के आकार सीमा के आयाम होते हैं, जो बहुत अधिक होते हैं छोटा पारंपरिक सॉल्वोथर्मल विधि का उपयोग करके संश्लेषित लोगों की तुलना में। Cu के बीच भौतिक रासायनिक गुणों में कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं थे, जैसे BET सतह क्षेत्र, छिद्र मात्रा और हाइड्रोजन भंडारण क्षमता3(बीटीसी)2 अल्ट्रासोनिक विधि का उपयोग करके तैयार नैनो-क्रिस्टल और बेहतर सॉल्वोथर्मल विधि का उपयोग करके प्राप्त माइक्रोक्रिस्टल। पारंपरिक सिंथेटिक तकनीकों की तुलना में, जैसे कि विलायक प्रसार तकनीक, हाइड्रोथर्मल और सॉल्वोथर्मल विधियों, झरझरा एमओएफ के निर्माण के लिए अल्ट्रासोनिक विधि अत्यधिक पाई गई कार्य-कुशल और अधिक पर्यावरण के अनुकूल.
एक आयामी मिलीग्राम (द्वितीय) एमओएफ की तैयारी
तहमासियन एट अल (2013) एक रिपोर्ट कार्य-कुशल, कम लागतऔर पर्यावरण के अनुकूल MgII, {[Mg(HIDC)(H2O)2]⋅1.5H2O}N (एच 3 एल = 4,5-इमिडाज़ोल-डाइकारबॉक्सिलिक एसिड) एक अल्ट्रासोनिक रूप से सहायता प्राप्त मार्ग का उपयोग करके।
नैनोस्ट्रक्चर्ड {[Mg(HIDC)(H2O)2]⋅1.5H2O}N निम्नलिखित सोनोकेमिकल मार्ग के माध्यम से संश्लेषित किया गया था। nanosized तैयार करने के लिए {[Mg(HIDC)(H2O)2]⋅1.5H2O}n (1), लिगैंड H के घोल के 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) चयनित बैंड: 3383 (डब्ल्यू), 3190 (डब्ल्यू), 1607 (बीआर), 1500 (एम), 1390 (एस), 1242 (एम), 820 (एम), 652 (एम))।
नैनोस्ट्रक्चर्ड यौगिक के आकार और आकृति विज्ञान पर प्रारंभिक अभिकर्मकों की एकाग्रता के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए, उपरोक्त प्रक्रियाएं प्रारंभिक अभिकर्मकों की निम्नलिखित एकाग्रता स्थिति के तहत की गई थीं: [एचएल 2−] = [एमजी 2 +] = 0.025 एम।
फ्लोरोसेंट माइक्रोप्रोसेस एमओएफ का सोनो-संश्लेषण
Qiu एट अल (2008) फ्लोरोसेंट माइक्रोपोरस MOF, Zn के तेजी से संश्लेषण के लिए एक सोनोकेमिकल मार्ग पाया3(बीटीसी)2⋅12एच2ओ (1) और 1 के नैनोक्रिस्टल का उपयोग करके ऑर्गेनोमाइन की चयनात्मक संवेदन। परिणाम बताते हैं कि अल्ट्रासोनिक संश्लेषण नैनोस्केल एमओएफ के लिए एक सरल, कुशल, कम लागत और पर्यावरण के अनुकूल दृष्टिकोण है।
एमओएफ 1 को क्रमशः 5, 10, 30 और 90 मिनट के विभिन्न प्रतिक्रिया समय के लिए परिवेश के तापमान और वायुमंडलीय दबाव पर अल्ट्रासोनिक विधि का उपयोग करके संश्लेषित किया गया था। हाइड्रोथर्मल विधि का उपयोग करके यौगिक 1 को संश्लेषित करने के लिए एक नियंत्रण प्रयोग भी किया गया था, और संरचनाओं की पुष्टि आईआर, मौलिक विश्लेषण और पाउडर एक्स-रे विवर्तन (एक्सआरडी) पैटर्न के रीटवेल्ड विश्लेषण द्वारा की गई थी, जिसका उपयोग करके विनप्लॉटर और फुलप्रोफ का उपयोग किया गया था13. आश्चर्यजनक रूप से, बेंजेन-1,3,5-ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड (एच) के साथ जिंक एसीटेट डाइहाइड्रेट की प्रतिक्रिया3बीटीसी) परिवेश के तापमान पर अल्ट्रासोनिक विकिरण के तहत पानी में इथेनॉल के 20% में और 5 मिनट के लिए दबाव ने एच के आधार पर उल्लेखनीय उच्च उपज (75.3%) में 1 दिया3बीटीसी)। इसके अलावा, 1 की उपज धीरे-धीरे 78.2% से 85.3% तक बढ़ गई और प्रतिक्रिया समय को 10 से 90 मिनट तक बढ़ा दिया। यह परिणाम बताता है कि एमओएफ के तेजी से संश्लेषण को सोनिकेशन का उपयोग करके काफी उच्च उपज में महसूस किया जा सकता है। एक ही यौगिक एमओएफ 1 के हाइड्रोथर्मल संश्लेषण की तुलना में, जो 24 घंटे के लिए उच्च दबाव पर 140 डिग्री पर किया जाता है, अल्ट्रासोनिक संश्लेषण उच्च उपज और कम लागत के साथ एक अत्यधिक कुशल विधि पाया जाता है।
चूंकि अल्ट्रासाउंड की अनुपस्थिति में परिवेश के तापमान और दबाव में एक ही प्रतिक्रिया माध्यम में H3BTC के साथ जस्ता एसीटेट को मिलाकर कोई उत्पाद प्राप्त नहीं किया गया था, इसलिए यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि एमओएफ 1 के गठन के दौरान सोनिकेशन एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
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धातु-कार्बनिक ढांचे को सोनोकेमिकल मार्ग के माध्यम से प्रभावी ढंग से संश्लेषित किया जा सकता है
साहित्य/सन्दर्भ
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- 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.