Ultrasonik Basah-Presipitasi Nanocubes Biru Prusia

Prussian Blue atau besi hexacyanoferrate adalah kerangka organik logam nano-terstruktur (MOF), yang digunakan dalam pembuatan baterai natrium‐ion, biomedis, tinta dan elektronik. Sintesis basah-kimia ultrasonik efisien, dapat diandalkan dan jalur cepat untuk menghasilkan nanocubes Biru Prusia dan analog biru Prusia seperti hexacyanoferrate tembaga dan hexacyanoferrate nikel. Nanopartikel Prussian Blue ultrasonically diendapkan ditandai dengan distribusi ukuran partikel sempit, mono-dispersitas dan fungsionalitas tinggi.

Analog Biru Prusia dan Hexacyanoferrate

Prussian Blue atau besi hexacyanoferrates secara luas digunakan sebagai bahan fungsional untuk merancang aplikasi elektrokimia dan untuk memproduksi sensor kimia, tampilan elektrokromik, tinta dan pelapis, baterai (baterai natrium‐ion), kapasitor dan superkapasitor, bahan penyimpanan kation seperti untuk H + atau Cs +, katalis, theranostics dan lain-lain. Karena aktivitas redoks yang baik dan stabilitas elektrokimia yang tinggi, Prussian Blue adalah struktur kerangka logam-organik (MOF) yang digunakan secara luas untuk modifikasi elektroda.
Selain berbagai aplikasi lainnya, Prussian Blue dan analognya hexacyanoferrate tembaga dan nikel hexacyanoferrate digunakan sebagai tinta warna biru, merah dan kuning, masing-masing.
Keuntungan besar dari nanopartikel Prussian Blue adalah keselamatan mereka. Nanopartikel Biru Prusia sepenuhnya biodegradable, biokompatibel, dan disetujui oleh FDA untuk aplikasi medis.

Sintesis Sonochemical Nanocubes Biru Prusia

Sintesis Prussian Blue / hexacyanoferrite nanopartikel adalah reaksi dari presipitasi basah-kimia heterogen. Untuk mendapatkan nanopartikel dengan distribusi ukuran partikel sempit dan monodispersity, rute curah hujan yang dapat diandalkan diperlukan. Precicipitation ultrasonik terkenal dengan sintesis nanopartikel dan pigmen berkualitas tinggi yang andal, efisien, dan sederhana seperti magnetit, molibdate seng, fosfoomolybdate seng, berbagai nanopartikel cangkang inti, dll.

Rute Sintesis Basah-Kimia untuk Nanopartikel Biru Prusia

Rute sonokimia sintesis nanopartikel Prussian Blue efisien, lemah, cepat dan ramah lingkungan. Curah hujan ultrasonik menghasilkan nanocubes Prussian Blue berkualitas tinggi, yang ditandai dengan ukuran kecil yang seragam (sekitar 5nm), distribusi ukuran sempit, dan monodispersi.
Nanopartikel Biru Prusia dapat disintesis melalui berbagai rute curah hujan dengan atau tanpa stabilisator polimer.
Menghindari penggunaan polimer stabilisasi, nanocubes Prussian Blue dapat diendapkan hanya dengan mencampur FeCl secara ultrasonik₃ dan K₃[Fe (CN)₆] di hadapan H₂O₂.
Penggunaan sonochemistry dalam sintesis semacam ini membantu mendapatkan nanopartikel yang lebih kecil (yaitu, ukuran 5 nm, bukan ukuran 50 nm yang diperoleh tanpa sonikasi). (Dacarro et al. 2018)

Studi Kasus Sintesis Biru Prusia Ultrasonik

Umumnya, Nanopartikel biru Prusia disintesis dengan menggunakan metode ultrasonication.
Dalam teknik ini, solusi 0,05 M dari K₄[Fe (CN)₆] ditambahkan ke 100 ml larutan asam klorida (0,1 mol / L). K yang dihasilkan₄[Fe (CN)₆] larutan berair disimpan pada 40ºC selama 5 jam sementara sonicating solusi dan kemudian diizinkan untuk mendinginkan pada suhu kamar. Produk biru yang diperoleh disaring dan dicuci berulang kali dengan air suling dan etanol absolut dan akhirnya dikeringkan dalam oven vakum pada suhu 25ºC selama 12 jam.

Hexacyanoferrite analog tembaga hexacyanoferrite (CuHCF) disintesis melalui rute berikut:
Nanopartikel CuHCF disintesis sesuai persamaan berikut:
Cu (TIDAK₃)₃ Rp 150,0₄[Fe (CN)₆] —> Cu₄[Fe (CN)₆] + KN0₃

Nanopartikel CuHCF disintesis dengan metode yang dikembangkan oleh Bioni et al., 2007 [1]. Campuran 10 mL 20 mmol L^-1 K₃[Fe (CN)₆] + 0,1 mol L^-1 Solusi KCl dengan 10 mL 20 mmol L^-1 (Di dekat CuCl)₂ + 0,1 mol L^-1 KCl, dalam termos sonikasi. Campuran kemudian diradiasi dengan radiasi ultrasound intensitas tinggi selama 60 menit, menggunakan tanduk titanium perendaman langsung (20 kHz, 10Wcm^-1) yang dicelupkan sampai kedalaman 1 cm ke dalam larutan. Selama campuran, munculnya deposit coklat muda diamati. Dispersi ini dialisis selama 3 hari untuk mendapatkan dispersi berwarna coklat muda yang sangat stabil.
(cf. Jassal et al. 2015)

Wu et al. (2006) disintesis Prussian Blue nanopartikel melalui rute sonochemical dari K₄[Fe (CN)₆], di mana Fe2 + diproduksi oleh dekomposisi [FeII(CN)6]4− oleh iradiasi ultrasonik dalam asam klorida; yang Fe^{2 +} dioksidasi ke Fe³ untuk bereaksi dengan sisa [FeII(CN)₆Ion ]4−. Kelompok penelitian menyimpulkan bahwa distribusi ukuran seragam nanocubes biru Prusia yang disintesis disebabkan oleh efek ultrasonikasi. Gambar FE-SEM di sebelah kiri menunjukkan nanocubes hexacyanoferrate besi sonochemically disintesis oleh kelompok penelitian Wu.

Sintesis skala besar: untuk menyiapkan nanopartikel PB dalam skala besar, PVP (250 g) dan K₃[Fe (CN)₆] (19,8 g) ditambahkan ke dalam 2.000 mL larutan HCl (1 M). Solusinya disonikasi sampai jelas dan kemudian ditempatkan dalam oven pada suhu 80 ° C untuk mencapai reaksi penuaan selama 20-24 jam. Campuran itu kemudian diberangusi pada 20.000 rpm selama 2 jam untuk pengumpulan nanopartikel PB. (Catatan keamanan: Untuk mengusir HCN apa pun yang dibuat, reaksi harus dilakukan dalam tudung asap).

Probe Ultrasonik dan Reaktor Sonochemical untuk Sintesis Biru Prusia

Hielscher Ultrasonics adalah produsen pengalaman jangka panjang peralatan ultrasonik kinerja tinggi yang digunakan di seluruh dunia di laboratorium dan produksi industri. Sintesis sonokimia dan presipitasi nanopartikel dan pigmen adalah aplikasi yang menuntut yang membutuhkan probe ultrasonik berdaya tinggi yang menghasilkan amplitudo konstan. Semua perangkat ultrasonik Hielscher dirancang dan diproduksi untuk dioperasikan untuk 24/7 di bawah beban penuh. Prosesor ultrasonik tersedia dari ultrasonicators laboratorium 50 watt kompak untuk 16.000watt sistem ultrasonik inline yang kuat. Berbagai macam tanduk penguat, sonotrodes dan sel aliran memungkinkan untuk setup individu dari sistem sonochemical dalam korespondensi dengan prekursor, jalur dan produk akhir.
Hielscher Ultrasonics memproduksi probe ultrasonik kinerja tinggi yang secara khusus dapat diatur untuk memberikan spektrum penuh amplitudo yang sangat ringan hingga sangat tinggi. Jika aplikasi sonochemical Anda membutuhkan spesifikasi yang tidak biasa (misalnya, suhu yang sangat tinggi), sonotrodes ultrasonik disesuaikan tersedia. Kekokohan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan untuk operasi 24/7 pada tugas berat dan di lingkungan yang menuntut.

Batch Sonochemical dan Sintesis Inline

Hielscher ultrasonik probe dapat digunakan untuk batch dan terus-menerus inline sonikasi. Tergantung pada volume reaksi dan kecepatan reaksi, kami akan merekomendasikan Anda pengaturan ultrasonik yang paling cocok.

Ultrasonic Probe dan Sono-Reaktor untuk Setiap Volume

Jajaran produk Hielscher Ultrasonics mencakup spektrum penuh prosesor ultrasonik dari ultrasonicators laboratorium kompak di atas bench-top dan sistem percontohan untuk prosesor ultrasonik sepenuhnya industri dengan kapasitas untuk memproses muatan truk per jam. Berbagai produk lengkap memungkinkan kami untuk menawarkan peralatan ultrasonik yang paling cocok untuk cairan Anda, kapasitas proses dan target produksi.

Amplitudo yang Dapat Dikendalikan secara Tepat untuk Hasil Optimal

Semua prosesor ultrasonik Hielscher justru dapat dikendalikan dan dengan demikian kuda kerja yang dapat diandalkan. Amplitudo adalah salah satu parameter proses penting yang mempengaruhi efisiensi dan efektivitas reaksi sonochemically dan sonomechanically diinduksi. Semua Hielscher Ultrasonics’ prosesor memungkinkan pengaturan amplitudo yang tepat. Sonotrodes dan booster horns adalah aksesori yang memungkinkan untuk memodifikasi amplitudo dalam kisaran yang lebih luas. Prosesor ultrasonik industri Hielscher dapat memberikan amplitudo yang sangat tinggi dan memberikan intensitas ultrasonik yang diperlukan untuk aplikasi yang menuntut. Amplitudo hingga 200μm dapat dengan mudah terus berjalan dalam operasi 24/7.
Pengaturan amplitudo yang tepat dan pemantauan permanen parameter proses ultrasonik melalui perangkat lunak pintar memberi Anda kemungkinan untuk mensintesis nanocubes Prussian Blue dan analog hexacyanoferrate Anda di bawah kondisi ultrasonik yang paling efektif. Sonikasi optimal untuk sintesis nanopartikel yang paling efisien!
Kekokohan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan untuk operasi 24/7 pada tugas berat dan di lingkungan yang menuntut. Hal ini membuat peralatan ultrasonik Hielscher alat kerja yang dapat diandalkan yang memenuhi persyaratan proses sonochemical Anda.

Kualitas Tertinggi – Dirancang dan Diproduksi di Jerman

Sebagai bisnis milik keluarga dan dikelola keluarga, Hielscher memprioritaskan standar kualitas tertinggi untuk prosesor ultrasoniknya. Semua ultrasonicators dirancang, diproduksi dan benar-benar diuji di kantor pusat kami di Teltow dekat Berlin, Jerman. Ketahanan dan keandalan peralatan ultrasonik Hielscher membuatnya menjadi kuda kerja dalam produksi Anda. Operasi 24/7 di bawah beban penuh dan di lingkungan yang menuntut adalah karakteristik alami dari probe ultrasonik kinerja tinggi Hielscher dan reaktor.

Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami: