प्रशियन ब्लू नैनोघनों का अल्ट्रासोनिक आर्द्र अवक्षेपण

प्रशियन ब्लू या आयरन हेक्सासायनोफेरेट एक नैनोसंरचित धातु–कार्बनिक ढाँचा (MOF) है, जिसका उपयोग सोडियम-आयन बैटरी निर्माण, जैवचिकित्सा, स्याहियों और इलेक्ट्रॉनिक्स में किया जाता है। अल्ट्रासोनिक आर्द्र-रासायनिक संश्लेषण, प्रशियन ब्लू नैनोघनों तथा कॉपर हेक्सासायनोफेरेट और निकेल हेक्सासायनोफेरेट जैसे प्रशियन ब्लू के अनुरूप यौगिकों के उत्पादन का एक कुशल, विश्वसनीय और तीव्र मार्ग है। अल्ट्रासोनिक रूप से अवक्षेपित प्रशियन ब्लू नैनोकणों की विशेषताएँ संकीर्ण कण आकार वितरण, एकलविक्षेपिता और उच्च कार्यात्मकता हैं।

प्रशियन ब्लू और हेक्सासायनोफेरेट के अनुरूप यौगिक

प्रशियन ब्लू या आयरन हेक्सासायनोफेरेटों का उपयोग विद्युतरासायनिक अनुप्रयोगों को विकसित करने तथा रासायनिक सेंसर, इलेक्ट्रोक्रोमिक डिस्प्ले, स्याहियाँ और लेप, बैटरियाँ (सोडियम-आयन बैटरियाँ), संधारित्र और सुपरकैपेसिटर, H+ या Cs+ जैसे धनायनों के भंडारण की सामग्री, उत्प्रेरक, निदान एवं उपचार के संयुक्त साधन और अन्य उत्पाद बनाने के लिए कार्यात्मक सामग्री के रूप में व्यापक रूप से किया जाता है। अपनी अच्छी रेडॉक्स सक्रियता और उच्च विद्युतरासायनिक स्थिरता के कारण, प्रशियन ब्लू एक ऐसा धातु–कार्बनिक ढाँचा (MOF) है जिसका उपयोग इलेक्ट्रोड संशोधन के लिए व्यापक रूप से किया जाता है।
विभिन्न अन्य अनुप्रयोगों के अलावा, प्रशियन ब्लू तथा इसके अनुरूप यौगिकों कॉपर हेक्सासायनोफेरेट और निकेल हेक्सासायनोफेरेट का उपयोग क्रमशः नीले, लाल और पीले रंग की स्याहियों के रूप में किया जाता है।
प्रशियन ब्लू नैनोकणों का एक बहुत बड़ा लाभ उनकी सुरक्षा है। प्रशियन ब्लू नैनोकण पूरी तरह जैवअपघटनीय, जैवसंगत और चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए FDA द्वारा अनुमोदित हैं।

प्रशियन ब्लू नैनोघनों का सोनोकेमिकल संश्लेषण

प्रशियन ब्लू / हेक्सासायनोफेराइट नैनोकणों का संश्लेषण विषमांगी आर्द्र-रासायनिक अवक्षेपण की अभिक्रिया है। संकीर्ण कण आकार वितरण और एकलविक्षेपिता वाले नैनोकण प्राप्त करने के लिए एक विश्वसनीय अवक्षेपण मार्ग आवश्यक है। अल्ट्रासोनिक अवक्षेपण मैग्नेटाइट, जिंक मोलिब्डेट, जिंक फॉस्फोमोलिब्डेट, विभिन्न कोर-शेल नैनोकणों आदि जैसे उच्च गुणवत्ता वाले नैनोकणों और वर्णकों के विश्वसनीय, कुशल और सरल संश्लेषण के लिए सुविख्यात है।

प्रशियन ब्लू नैनोकणों के आर्द्र-रासायनिक संश्लेषण के मार्ग

प्रशियन ब्लू नैनोकणों के संश्लेषण का सोनोकेमिकल मार्ग कुशल, सुगम, तीव्र और पर्यावरण के अनुकूल है। अल्ट्रासोनिक अवक्षेपण से उच्च गुणवत्ता वाले प्रशियन ब्लू नैनोघन प्राप्त होते हैं, जिनकी विशेषताएँ एकसमान छोटा आकार (लगभग 5nm), संकीर्ण आकार वितरण और एकलविक्षेपिता हैं।
प्रशियन ब्लू नैनोकणों का संश्लेषण बहुलकीय स्थिरकों के साथ या उनके बिना विभिन्न अवक्षेपण मार्गों से किया जा सकता है।
स्थिरीकरण करने वाले बहुलक का उपयोग किए बिना, प्रशियन ब्लू नैनोघनों को केवल FeCl₃ और K₃[Fe(CN)₆] को H₂O₂ की उपस्थिति में अल्ट्रासोनिक रूप से मिलाकर अवक्षेपित किया जा सकता है।
इस प्रकार के संश्लेषण में सोनोकेमिस्ट्री के उपयोग से छोटे नैनोकण प्राप्त करने में मदद मिली (अर्थात, सोनिकेशन के बिना प्राप्त ≈50 nm आकार के बजाय 5 nm आकार के)। (Dacarro et al. 2018)

अल्ट्रासोनिक प्रशियन ब्लू संश्लेषण के केस अध्ययन

सामान्यतः, प्रशियन ब्लू नैनोकणों का संश्लेषण अल्ट्रासोनिकेशन विधि द्वारा किया जाता है।
इस तकनीक में, 0.05 M सांद्रता वाले K₄[Fe(CN)₆] विलयन को हाइड्रोक्लोरिक अम्ल के 100 ml विलयन (0.1 mol/L) में मिलाया जाता है। परिणामी K₄[Fe(CN)₆] जलीय विलयन को सोनिकेशन करते हुए 40ºC पर 5 h तक रखा जाता है और फिर कमरे के तापमान पर ठंडा होने दिया जाता है। प्राप्त नीले उत्पाद को छानकर आसुत जल और निरपेक्ष एथेनॉल से बार-बार धोया जाता है और अंत में निर्वात ओवन में 25ºC पर 12 h तक सुखाया जाता है।

हेक्सासायनोफेराइट के अनुरूप यौगिक कॉपर हेक्सासायनोफेराइट (CuHCF) का संश्लेषण निम्नलिखित मार्ग से किया गया:
CuHCF नैनोकणों का संश्लेषण निम्नलिखित समीकरण के अनुसार किया गया:
Cu(NO₃)₃ + K₄[Fe(CN)₆] –> Cu₄[Fe(CN)₆] + KN0₃

CuHCF नैनोकणों का संश्लेषण Bioni et al., 2007 द्वारा विकसित विधि से किया जाता है। 10 mL मात्रा वाले 20 mmol L^-1 K₃[Fe(CN)₆] + 0.1 mol L^-1 KCl विलयन और 10 mL मात्रा वाले 20 mmol L^-1 CuCl₂ + 0.1 mol L^-1 KCl का मिश्रण, एक सोनिकेशन फ्लास्क में। फिर मिश्रण को 60 min तक उच्च तीव्रता वाले अल्ट्रासाउंड विकिरण से उपचारित किया जाता है। इसके लिए सीधे डुबोए जाने वाले टाइटेनियम हॉर्न (20 kHz, 10Wcm^-1) का उपयोग किया जाता है, जिसे विलयन में 1 cm की गहराई तक डुबोया गया था। मिश्रण के दौरान हल्के भूरे रंग का अवक्षेप बनता दिखाई देता है। अत्यंत स्थिर, हल्के भूरे रंग का फैलाव प्राप्त करने के लिए इस फैलाव का 3 दिनों तक डायलिसिस किया जाता है।
(तुलना करें: Jassal et al. 2015)

Wu et al. (2006) ने K₄[Fe(CN)₆] से सोनोरासायनिक विधि द्वारा प्रशियन ब्लू नैनोकणों का संश्लेषण किया, जिसमें हाइड्रोक्लोरिक अम्ल में अल्ट्रासोनिक विकिरण द्वारा [FeII(CN)6]4− के अपघटन से Fe2+ उत्पन्न हुआ; Fe²⁺ को Fe³⁺ में ऑक्सीकृत किया गया ताकि वह शेष [FeII(CN)₆]4− आयनों के साथ अभिक्रिया कर सके। शोध समूह ने निष्कर्ष निकाला कि संश्लेषित प्रशियन ब्लू नैनोक्यूबों का एकसमान आकार वितरण अल्ट्रासोनिकेशन के प्रभावों के कारण होता है। बाईं ओर का FE-SEM चित्र Wu के शोध समूह द्वारा सोनोरासायनिक रूप से संश्लेषित आयरन हेक्सासायनोफेरेट नैनोक्यूबों को दर्शाता है।

बड़े पैमाने पर संश्लेषण: बड़े पैमाने पर PB नैनोकण तैयार करने के लिए, PVP (250 g) और K₃[Fe(CN)₆] (19.8 g) को 2,000 mL HCl विलयन (1 M) में मिलाया गया। विलयन के पारदर्शी होने तक उसका सोनिकेशन किया गया और फिर 20–24 घंटे तक परिपक्वन अभिक्रिया कराने के लिए उसे 80°C पर एक ओवन में रखा गया। इसके बाद PB नैनोकणों को एकत्र करने के लिए मिश्रण को 20,000 rpm पर 2 घंटे तक अपकेंद्रित किया गया। (सुरक्षा संबंधी टिप्पणी: उत्पन्न होने वाली किसी भी HCN को बाहर निकालने के लिए अभिक्रिया फ्यूम हुड में की जानी चाहिए)।

प्रशियन ब्लू का सोनो-विद्युतरासायनिक संश्लेषण

प्रशियन ब्लू के संश्लेषण की एक अन्य अत्यंत कुशल तकनीक सोनो-विद्युतरासायनिक विधि है, जो विद्युतरासायनिक निक्षेपण को उच्च तीव्रता वाले अल्ट्रासाउंड के साथ सहक्रियात्मक रूप से जोड़ती है। यह विधि द्रव्यमान परिवहन बढ़ाती है, नाभिकन की गतिकी को तेज करती है और कैविटेशन से प्रेरित सूक्ष्म-मिश्रण तथा सतह सक्रियण के माध्यम से एकसमान नैनोकण निर्माण को बढ़ावा देती है। इससे सोनो-विद्युतरासायनिक प्रशियन ब्लू संश्लेषण नैनोस्तरीय प्रशियन ब्लू के औद्योगिक उत्पादन के लिए एक विश्वसनीय विधि बन जाता है।
प्रशियन ब्लू संश्लेषण के लिए सोनो-विद्युतरासायनिक व्यवस्था के बारे में और पढ़ें!

प्रशियन ब्लू संश्लेषण के लिए अल्ट्रासोनिक प्रोब और सोनोरासायनिक रिएक्टर

Hielscher Ultrasonics उच्च प्रदर्शन वाले सोनिकेटरों का लंबे अनुभव वाला निर्माता है, जिनका उपयोग विश्व भर में अनुसंधान प्रयोगशालाओं और औद्योगिक उत्पादन में किया जाता है। नैनोकणों और वर्णकों का सोनोरासायनिक संश्लेषण और अवक्षेपण एक चुनौतीपूर्ण अनुप्रयोग है, जिसके लिए स्थिर आयाम उत्पन्न करने वाले उच्च शक्ति के अल्ट्रासोनिक प्रोब आवश्यक होते हैं। सभी Hielscher सोनिकेटर पूर्ण भार पर 24/7 संचालन के लिए डिज़ाइन और निर्मित किए जाते हैं। अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर कॉम्पैक्ट 50 वाट के अल्ट्रासोनिक प्रोब से लेकर 16,000 वाट के शक्तिशाली इनलाइन अल्ट्रासोनिक रिएक्टर तक उपलब्ध हैं। बूस्टर हॉर्न, सोनोट्रोड और प्रवाह सेल की व्यापक विविधता से पूर्वगामी पदार्थों, अभिक्रिया मार्ग और अंतिम उत्पाद के अनुरूप सोनोरासायनिक प्रणाली की विशिष्ट व्यवस्था तैयार की जा सकती है।

सोनोरासायनिक संश्लेषण – आपकी आवश्यकताओं के अनुरूप बैच या इनलाइन प्रक्रिया

Hielscher अल्ट्रासोनिक प्रोब का उपयोग बैच और निरंतर इनलाइन सोनिकेशन के लिए किया जा सकता है। अभिक्रिया के आयतन और अभिक्रिया की गति के आधार पर, हम आपके लिए सबसे उपयुक्त अल्ट्रासोनिक व्यवस्था की अनुशंसा करेंगे। प्रयोगशाला, बेंच-टॉप, पायलट और पूर्ण औद्योगिक स्तर के सोनिकेटर किसी भी आयतन के प्रसंस्करण की सुविधा देते हैं।

उच्चतम गुणवत्ता मानक – जर्मनी में डिज़ाइन और निर्मित

परिवार के स्वामित्व और संचालन वाले व्यवसाय के रूप में, Hielscher अपने अल्ट्रासोनिक प्रोसेसरों के लिए उच्चतम गुणवत्ता मानकों को प्राथमिकता देता है। सभी अल्ट्रासोनिकेटरों का डिज़ाइन, निर्माण और गहन परीक्षण जर्मनी में बर्लिन के पास टेल्टो स्थित हमारे मुख्यालय में किया जाता है। Hielscher के अल्ट्रासोनिक उपकरणों की मजबूती और विश्वसनीयता उन्हें आपके उत्पादन में लगातार कड़ी मेहनत करने वाला उपकरण बनाती हैं। पूर्ण भार पर और कठिन परिस्थितियों में 24/7 संचालन Hielscher के उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक प्रोब और रिएक्टरों की स्वाभाविक विशेषता है।

नीचे दी गई तालिका हमारे अल्ट्रासोनिकेटरों की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है: