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:
Զոնդի տիպի Sonicators – այստեղ Hielscher մոդելը UP400St – նպաստել նանոկառուցվածքների, ինչպիսիք են MOF-ները, սինթեզին։
MOF-ների սոնոքիմիական սինթեզ
Ուլտրաձայնային ճառագայթումը և դրա հետևանքով առաջացած կավիտացիան հայտնի են քիմիական ռեակցիաների վրա իրենց յուրահատուկ ազդեցությամբ, որը հայտնի է որպես սոնոքիմիա: Կավիտացիոն պղպջակների բռնի ներխուժումը առաջացնում է տեղայնացված տաք կետեր՝ չափազանց բարձր անցումային ջերմաստիճաններով (5000 Կ), ճնշումներով (1800 մթն.) և սառեցման արագություններով (1010Կս-1), ինչպես նաև հարվածային ալիքներ և արդյունքում առաջացող հեղուկ շիթեր։ Այս կավիտացիոն տաք կետերում բյուրեղների միջուկագոյացումը և աճը, օրինակ՝ Օստվալդի հասունացման միջոցով, ինդուկցվում և խթանվում է։ Այնուամենայնիվ, մասնիկների չափը սահմանափակ է, քանի որ այդ տաք կետերը բնութագրվում են ծայրահեղ սառեցման արագությամբ, ինչը նշանակում է, որ ռեակցիայի միջավայրի ջերմաստիճանը նվազում է միլիվայրկյանների ընթացքում։
Ուլտրաձայնային հետազոտությունը հայտնի է նրանով, որ արագորեն սինթեզում է MOF-ներ մեղմ գործընթացային պայմաններում, ինչպիսիք են լուծիչները չպարունակողները, սենյակային ջերմաստիճանում և շրջապատող ճնշման տակ: Ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ MOF-ները կարող են արտադրվել ծախսարդյունավետ և բարձր եկամտաբերությամբ՝ սոնոքիմիական եղանակով: Վերջապես, MOF-ների սոնոքիմիական սինթեզը կանաչ, էկոլոգիապես մաքուր մեթոդ է:
MOF-5-ի պատրաստում
Wang et al-ի (2011) ուսումնասիրության մեջ Zn4O[1,4-բենզոլադիկարբոքսիլատ]3 սինթեզվել է սոնոքիմիական ճանապարհով։ 1.36 գ H2BDC 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 հետևյալ սոնոքիմիական եղանակով։ Նանո չափի {[Mg(HIDC)(H2O)2]⋅1.5H պատրաստելու համար2O}n (1), 20 մլ H ligand-ի լուծույթ3Բարձր խտության ուլտրաձայնային զոնդ՝ առավելագույն ելքային հզորությամբ 305 Վտ, տեղադրվել է IDC (0.05 Մ) և կալիումի հիդրօքսիդ (0.1 Մ): Այս լուծույթին կաթիլ-կաթիլ ավելացվել է մագնեզիումի նիտրատի (0.05 Մ) 20 մլ ջրային լուծույթ: Ստացված նստվածքները զտվել են, լվացվել ջրով և էթանոլով և չորացվել օդում (mp> 300ºC): (Գտնվել է՝ C, 24.84; H, 3.22; N, 11.67%): IR (սմ-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
Ցյու և այլք (2008) հայտնաբերել են ֆլուորեսցենտ միկրոծակոտկեն MOF-ի, Zn-ի արագ սինթեզի սոնոքիմիական ուղի։3(BTC)2⋅12 ժ2O (1) և օրգանոամինների ընտրողական զգայունացում՝ օգտագործելով 1-ի նանոբյուրեղներ: Արդյունքները ցույց են տալիս, որ ուլտրաձայնային սինթեզը նանոմասշտաբի MOF-ների պարզ, արդյունավետ, ցածր գնով և էկոլոգիապես մաքուր մոտեցում է:
ՄՕՖ 1-ը սինթեզվել է ուլտրաձայնային մեթոդով՝ շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանում և մթնոլորտային ճնշման պայմաններում, համապատասխանաբար 5, 10, 30 և 90 րոպե տարբեր ռեակցիայի ժամանակներում: Հիդրոթերմալ մեթոդով միացություն 1-ը սինթեզելու համար նաև վերահսկիչ փորձ է իրականացվել, և կառուցվածքները հաստատվել են ինֆրակարմիր, տարրական վերլուծության և փոշու ռենտգենյան դիֆրակցիայի (XRD) պատկերների Ռիտվելդի վերլուծության միջոցով՝ օգտագործելով WinPLOTR և Fullprof ծրագրակազմերը:13. Զարմանալիորեն, ցինկի ացետատի դիհիդրատի ռեակցիան բենզեն-1,3,5-տրիկարբոքսիլաթթվի հետ (H3BTC) 20% էթանոլի մեջ ջրում (v/v) ուլտրաձայնային ճառագայթման տակ շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանում և ճնշման տակ 5 րոպե տևողությամբ տվեց 1՝ զարմանալիորեն բարձր ելքով (75.3%, հիմնվելով H-ի վրա)3BTC): Բացի այդ, 1-ի ելքը աստիճանաբար աճել է 78.2%-ից մինչև 85.3%՝ ռեակցիայի ժամանակի 10-ից մինչև 90 րոպե մեծացման հետ մեկտեղ: Այս արդյունքը ենթադրում է, որ MOF-ի արագ սինթեզը կարող է իրականացվել զգալիորեն բարձր ելքով ուլտրաձայնային մեթոդի միջոցով: Նույն միացության՝ MOF 1-ի հիդրոթերմալ սինթեզի համեմատ, որն իրականացվում է 140°C ջերմաստիճանում բարձր ճնշման տակ 24 ժամ, ուլտրաձայնային սինթեզը համարվում է բարձր արդյունավետությամբ և ցածր գնով մեթոդ:
Քանի որ ցինկի ացետատը H3BTC-ի հետ նույն ռեակցիոն միջավայրում շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանում և ճնշման տակ՝ ուլտրաձայնի բացակայության դեպքում, խառնելով ոչ մի արդյունք չի ստացվել, կարելի է եզրակացնել, որ ուլտրաձայնային մշակումը կարևոր դեր է խաղում MOF 1-ի առաջացման ընթացքում։
Սուպրամոլեկուլային կառուցվածքների հեշտ սինթեզ՝ օգտագործելով ուլտրաձայնային թերապիա – Կարդալ ավելին!
Գտեք ձեր գործընթացի համար լավագույն սոնոքիմիական սարքավորումները:
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 Առևտրային մասշտաբով սոնոքիմիական արտադրության համար: Սոնոտրոդների, ուժեղացուցիչների, ռեակտորների, հոսքի բջիջների, աղմուկի չեղարկման տուփերի և պարագաների մեծ բազմազանությունը թույլ է տալիս կարգավորել ձեր սոնոքիմիական ռեակցիայի օպտիմալ կարգավորումը: Hielscher սոնիկատորները շատ ամուր են, կառուցված են 24/7 շահագործման համար և շատ քիչ սպասարկման կարիք ունեն:
Մետաղ-օրգանական շրջանակները կարող են արդյունավետորեն սինթեզվել sonochemical երթուղով
Գրականություն / Հղումներ
- 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.