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 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
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.