Մետաղ-օրգանական շրջանակների ուլտրաձայնային պատրաստում (MOFs)
- Մետաղ-օրգանական շրջանակները միացություններ են, որոնք ձևավորվում են մետաղական իոններից և օրգանական մոլեկուլներից, որպեսզի ստեղծվի մեկ, երկու կամ եռաչափ հիբրիդային նյութ: Այս հիբրիդային կառույցները կարող են լինել ծակոտկեն կամ ոչ ծակոտկեն և առաջարկել բազմազան գործառույթներ:
- MOF-ների սոնոքիմիական սինթեզը խոստումնալից տեխնիկա է, քանի որ մետաղ-օրգանական բյուրեղները արտադրվում են շատ արդյունավետ և շրջակա միջավայրի համար անվտանգ:
- MOF-ների ուլտրաձայնային արտադրությունը կարող է գծայինորեն ընդլայնվել՝ լաբորատորիայում փոքր նմուշների պատրաստումից մինչև ամբողջական առևտրային արտադրություն:
մետաղական օրգանական շրջանակներ
Բյուրեղային մետաղ-օրգանական շրջանակները (MOFs) պատկանում են բարձր պոտենցիալ ծակոտկեն նյութերի կատեգորիային, որոնք կարող են օգտագործվել գազի պահեստավորման, կլանման/տարանջատման, կատալիզի, որպես կլանիչներ, մագնիսականության, սենսորների նախագծման և դեղերի առաքման մեջ: MOF-ները սովորաբար ձևավորվում են ինքնահավաքման միջոցով, որտեղ երկրորդական շինարարական ստորաբաժանումները (SBUs) միանում են օրգանական spacers (լիգանդներ)՝ ստեղծելու բարդ ցանցեր: Օրգանական բաժանարարները կամ մետաղական SBU-ները կարող են փոփոխվել՝ MOF-ի ծակոտկենությունը վերահսկելու համար, ինչը կարևոր է դրա ֆունկցիոնալության և որոշակի կիրառությունների համար դրա օգտակարության համար:
MOF-ների սոնոքիմիական սինթեզ
Ուլտրաձայնային ճառագայթում և դրանով առաջացած կավիտացիա հայտնի են քիմիական ռեակցիաների վրա իր յուրահատուկ ազդեցությամբ, որը հայտնի է որպես Սոնոքիմիա. Կավիտացիոն փուչիկների կատաղի պայթյունը առաջացնում է տեղայնացված թեժ կետեր՝ չափազանց բարձր անցողիկ ջերմաստիճաններով (5000 Կ), ճնշումներով (1800 ատմ) և հովացման արագությամբ (10):10Կս-1) ինչպես նաև հարվածային ալիքները և առաջացած հեղուկ շիթերը: Սրանց մոտ կավիտացիոն թեժ կետերը, բյուրեղների միջուկացումը և աճը, օրինակ՝ Օստվալդի հասունացման արդյունքում, առաջանում և խթանվում է: Այնուամենայնիվ, մասնիկների չափը սահմանափակ է, քանի որ այդ թեժ կետերը բնութագրվում են սառեցման ծայրահեղ արագությամբ, ինչը նշանակում է, որ ռեակցիայի միջավայրի ջերմաստիճանը ընկնում է միլիվայրկյանների ընթացքում:
Հայտնի է, որ ուլտրաձայնը սինթեզում է MOF-ները արագորեն տակ մեղմ գործընթացի պայմանները, ինչպիսիք են առանց լուծիչի, ժամը սենյակային ջերմաստիճան և տակ շրջակա միջավայրի ճնշումը. Ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ MOF-ները կարող են արտադրվել ծախսարդյունավետ ժամը բարձր եկամտաբերություն սոնոքիմիական ճանապարհով: Վերջապես, sonochemical MOF-ների սինթեզը ա կանաչ, էկոլոգիապես մաքուր մեթոդ.
MOF-5-ի պատրաստում
Wang et al-ի (2011) ուսումնասիրության մեջ Zn4O[1,4-բենզոլադիկարբոքսիլատ]3 միջոցով սինթեզվել է sonochemical երթուղին։ 1,36 գ Հ2BDC և 4,84 գ Zn (NO3)2· 6Հ2O-ն սկզբում լուծարվել է 160 մլ DMF-ում: Այնուհետև 6,43 գ ԹԵԱ ավելացվել է խառնուրդին ուլտրաձայնային ճառագայթման տակ: 2 ժամ հետո անգույն նստվածքը հավաքվել է ֆիլտրման միջոցով և լվանալ DMF-ով: Պինդը չորացրել են 90°C-ում վակուումում, այնուհետև պահել վակուումային չորացուցիչում:
Միկրոծակոտկեն MOF Cu-ի պատրաստում3(BTC)2
Լի et al. (2009) հաղորդում է եռաչափ (3-D) մետաղ-օրգանական շրջանակի (MOF) արդյունավետ ուլտրաձայնային սինթեզը 3-D ալիքներով, ինչպիսին է Cu-ն3(BTC)2 (HKUST-1, BTC = բենզոլ-1,3,5-տրիկարբոքսիլատ): Պղնձի ացետատի և Հ3ԲԹՋ DMF/EtOH/H խառը լուծույթում2O (3:1:2, v/v) ուլտրաձայնային ճառագայթման տակ մթնոլորտային ջերմաստիճան և մթնոլորտային ճնշում համար արձագանքման կարճ ժամանակներ (5–60 րոպե) տվել է Cu3(BTC)2 Մեջ բարձր եկամտաբերություն (62,6–85,1%)։ Այս Cu3(BTC)2 նանո-բյուրեղները ունեն 10-200 նմ չափերի չափեր, որոնք շատ են ավելի փոքր քան սովորական սոլոջերմային մեթոդով սինթեզվածները: Չկային էական տարբերություններ ֆիզիկաքիմիական հատկությունների մեջ, օրինակ՝ BET մակերեսի մակերեսը, ծակոտիների ծավալը և ջրածնի պահպանման հզորությունը, Cu-ի միջև։3(BTC)2 նանո-բյուրեղներ, որոնք պատրաստված են ուլտրաձայնային մեթոդով և միկրոբյուրեղներ, որոնք ստացվել են բարելավված solvothermal մեթոդով: Համեմատած ավանդական սինթետիկ մեթոդների հետ, ինչպիսիք են լուծիչների դիֆուզիայի տեխնիկան, հիդրոթերմալ և solvothermal մեթոդները, պարզվել է, որ ծակոտկեն MOF-ների կառուցման ուլտրաձայնային մեթոդը բարձր է Արդյունավետ և ավելի էկոլոգիապես մաքուր.
Միաչափ Mg(II) MOF-ի պատրաստում
Թահմասյանը և այլք։ (2013) հաշվետվություն ան Արդյունավետ, ցածր գին, և էկոլոգիապես մաքուր երթուղին արտադրելու 3D վերմոլեկուլային մետաղ-օրգանական շրջանակ (MOF)՝ հիմնված MgII, {[Mg(HIDC)(H2Օ)2]⋅1.5H2Օ}Ն (H3L = 4,5-իմիդազոլ-դիկարբոքսիլաթթու)՝ օգտագործելով ուլտրաձայնային օգնությամբ:
Նանոկառուցվածքային {[Mg(HIDC)(H2Օ)2]⋅1.5H2Օ}Ն սինթեզվել է հետևյալի միջոցով sonochemical երթուղին։ Նանո չափերով {[Mg(HIDC)(H2O)2]⋅1.5H պատրաստելու համար2O}n (1), 20 մլ H ligand-ի լուծույթ3IDC (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) ընտրված գոտիներ՝ 3383 (w), 3190 (w), 1607 (br), 1500 (m), 1390 (ներ), 1242 (մ), 820 (մ), 652 (մ)):
Նանոկառուցվածքային միացության չափի և մորֆոլոգիայի վրա սկզբնական ռեակտիվների կոնցենտրացիայի ազդեցությունը ուսումնասիրելու համար վերը նշված գործընթացները կատարվել են սկզբնական ռեակտիվների հետևյալ կոնցենտրացիայի պայմաններում՝ [HL2−] = [Mg2+] = 0,025 Մ։
Լյումինեսցենտ միկրոծակոտկեն MOF-ների սոնո-սինթեզ
Qiu et al. (2008 թ.) գտել ա sonochemical լյումինեսցենտ միկրոծակոտկեն MOF-ի արագ սինթեզի երթուղի, Zn3(BTC)2⋅12 ժ2O (1) և օրգանոամինների ընտրովի ընկալում 1-ի նանոբյուրեղների միջոցով: Արդյունքները ցույց են տալիս, որ ուլտրաձայնային սինթեզ պարզ, արդյունավետ, ցածր գնով և էկոլոգիապես մաքուր մոտեցում է նանոմաշտաբի MOF-ների համար:
MOF 1-ը սինթեզվել է ուլտրաձայնային մեթոդով շրջապատող ջերմաստիճանը և մթնոլորտային ճնշում տարբեր ռեակցիաների ժամանակների համար՝ համապատասխանաբար 5, 10, 30 և 90 րոպե: Կատարվել է նաև հսկիչ փորձ՝ 1-ին միացությունը սինթեզելու համար՝ օգտագործելով հիդրոթերմալ մեթոդը, և կառուցվածքները հաստատվել են IR, տարրական վերլուծությամբ և փոշի ռենտգենյան դիֆրակցիոն (XRD) օրինաչափությունների Rietveld վերլուծությամբ՝ օգտագործելով WinPLOTR և Fullprof:13. Զարմանալիորեն, ցինկի ացետատի դիհիդրատի ռեակցիան բենզեն-1,3,5-տրիկարբոքսիլաթթվի հետ (H3BTC) 20% էթանոլի ջրի մեջ (v/v) ուլտրաձայնային ճառագայթման տակ շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի և ճնշման տակ 5 րոպե տվել է 1-ը զարմանալիորեն. բարձր եկամտաբերություն (75,3%, ելնելով Հ3ԲԹՋ): Նաև 1-ի ելքը աստիճանաբար ավելացավ 78,2%-ից մինչև 85,3%՝ ռեակցիայի ժամանակը 10-ից 90 րոպե ավելացնելով: Այս արդյունքը հուշում է, որ արագ սինթեզ MOF-ի կարող է իրականացվել էապես բարձր եկամտաբերություն օգտագործելով ուլտրաձայնային մեթոդ. Համեմատած նույն MOF 1 միացության հիդրոթերմային սինթեզի հետ, որն իրականացվում է 140°C-ում բարձր ճնշման տակ 24 ժամ, 12 ուլտրաձայնային սինթեզը պարզվել է, որ բարձր արդյունավետությամբ և բարձր արդյունավետությամբ մեթոդ է: ցածր գին.
Քանի որ ոչ մի արտադրանք չի ստացվել ցինկի ացետատը H3BTC-ի հետ խառնելով նույն ռեակցիայի միջավայրում շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանում և ճնշման դեպքում՝ ուլտրաձայնի բացակայության դեպքում, sonication պետք է խաղալ կարևոր դերը MOF 1-ի ձևավորման ժամանակ.
Ուլտրաձայնային պրոցեսներ լաբորատորիա դեպի արդյունաբերական Սանդղակ
սոնոքիմիական սարքավորումներ
Hielscher Ultrasonics-ն ունի հզոր և հուսալի ուլտրաձայնային սարքերի և սոնոքիմիական ռեակտորների նախագծման և արտադրության երկարամյա փորձ: Hielscher-ը ծածկում է ձեր դիմումի պահանջները ուլտրաձայնային սարքերի իր լայն տեսականիով – փոքրից լաբորատոր սարքեր ավարտվել է Bench-Top և օդաչու ուլտրաձայնային սարքեր մինչև ամբողջականարդյունաբերական համակարգեր կոմերցիոն մասշտաբով սոնոքիմիական արտադրության համար։ Սոնոտրոդների, ուժեղացուցիչների, ռեակտորների, հոսքի բջիջների, աղմուկի չեղարկման տուփերի և աքսեսուարների մեծ տեսականի թույլ է տալիս կարգավորել ձեր համար օպտիմալ կարգավորումը: sonochemical reaction. Hielscher’s ultrasonic devices are very Ամուր, կառուցված համար 24/7 շահագործում և պահանջում է միայն շատ քիչ սպասարկում:
Մետաղ-օրգանական շրջանակները կարող են արդյունավետորեն սինթեզվել սոնոքիմիական ճանապարհով
ուլտրաձայնային սարք UIP1000hd սոնոքիմիական ռեակտորով
Գրականություն/Հղումներ
- Դեյ, Չանդան; Կունդու, Տանայ; Բիսվալ, Բիշնու Պ. Մալլիկ, Արիջիտ; Banerjee, Rahul (2014): Բյուրեղային մետաղ-օրգանական շրջանակներ (MOFs): սինթեզ, կառուցվածք և գործառույթ. Acta Crystallographica Բաժին B 70, 2014. 3-10.
- Հաշեմի, Լիդա; Մորսալի, Ալի; Յըլմազ, Վեյսել Թ. Բույուկգյունգոր, Օրհան; Խավասի, Համիդ Ռեզա; Աշուրի, Ֆաթեմե; Բաղերզադե, Մոջթաբա (2014): Երկու նանո չափի կապարի(II) մետաղ-օրգանական շրջանակների սոնոքիմիական սինթեզներ; կիրառություն կապարի(II) օքսիդի նանոմասնիկների կատալիզացման և պատրաստման համար. Journal of Molecular Structure 1072, 2014. 260-266.
- Լի, Զոնգ-Քուն; Qiu, Ling-Guang; Սյու, Տաո; Ու, Յուն; Վանգ, Վեյ; Վու, Չժեն-Յու; Jiang, Xia (2009): Միկրոծակոտկեն մետաղ-օրգանական շրջանակի Cu3(BTC)2 ուլտրաձայնային սինթեզ շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանում և ճնշման տակ. արդյունավետ և էկոլոգիապես մաքուր մեթոդ. Նյութեր Նամակներ 63/1, 2009. 78-80.
- Qiu, Ling-Guang; Լի, Զոնգ-Քուն; Ու, Յուն; Վանգ, Վեյ; Սյու, Տաո; Jiang, Xia (2008): Միկրոծակոտկեն մետաղ-օրգանական շրջանակի նանոբյուրեղների հեշտ սինթեզ ուլտրաձայնային մեթոդով և օրգանոամինների ընտրովի զգայությամբ. Chemical Communication 2008, 3642–3644.
- Stock, Norbert; Biswas, Syam (2012): Մետաղ-օրգանական շրջանակների (MOFs) սինթեզ. երթուղիներ դեպի տարբեր MOF տոպոլոգիաներ, մորֆոլոգիաներ և կոմպոզիտներ. Chemical Review 112/2, 2012. 933–969.
- Suslick, Kenneth S. (խմբ.) (1988): Ուլտրաձայնային. դրա քիմիական, ֆիզիկական և կենսաբանական ազդեցությունները. VCH: Վայնհայմ, Գերմանիա: 1988 թ.
- Թահմասեան, Արինէ; Մորսալի, Ալի; Joo, Sang Woo (2013): Միաչափ Mg(II) մետաղական-օրգանական շրջանակի սոնոքիմիական սինթեզներ. նոր նախադրյալ MgO միաչափ նանոկառուցվածքի պատրաստման համար.. Journal of Nanomaterials 2013 թ.
- Թոմփսոն, Ջոշուա Ա. Չեփմեն, Կարենա Վ. Կորոս, Ուիլյամ Ջ. Ջոնս, Քրիստոֆեր Վ. Նաիր, Սանկար (2012): ԶԻՖ-8 նանոմասնիկների Օստվալդի կողմից առաջացած ձայնային ախտահարում և ZIF-8/պոլիմերային կոմպոզիտային թաղանթների ձևավորում: Microporous and Mesoporous Materials 158, 2012. 292-299.
- Վանգ, Լիպինգ; Սյաո, Բին; Wang, GongYing; Wu, JiQian (2011): Մետաղաօրգանական շրջանակով կատալիզացված պոլիկարբոնատ դիոլի սինթեզ Zn4O[CO2-Գ6Հ4-ԿՈ2]3. Science China Chemistry 54/9, 2011. 1468-1473.