Presipitasi Basah Ultrasonik Nanocube Biru Prusia

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

Analog Biru Prusia dan Hexacyanoferrate

Prussian Blue atau besi hexacyanoferrates banyak 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 redoksnya 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 tembaga heksacyanoferrate dan nikel heksacyanoferrate masing-masing digunakan sebagai tinta warna biru, merah dan kuning.
Keuntungan besar dari nanopartikel Biru Prusia adalah keamanannya. Nanopartikel Biru Prusia sepenuhnya dapat terurai secara hayati, biokompatibel, dan disetujui oleh FDA untuk aplikasi medis.

Sintesis Sonokimia Nanocube Biru Prusia

Sintesis nanopartikel Prussian Blue / hexacyanoferrite adalah reaksi dari presipitasi kimia basah yang heterogen. Untuk mendapatkan nanopartikel dengan distribusi ukuran partikel yang sempit dan monodispersitas, diperlukan rute presipitasi yang andal. Presipitasi ultrasonik terkenal dengan sintesis nanopartikel dan pigmen berkualitas tinggi yang andal, efisien dan sederhana seperti magnetit, seng molibdat, seng fosfomolibdat, berbagai nanopartikel inti-cangkang dll.

Rute Sintesis Kimia Basah untuk Nanopartikel Biru Prusia

Rute sonokimia sintesis nanopartikel Prussian Blue efisien, mudah, cepat dan ramah lingkungan. Hasil presipitasi ultrasonik dalam nanokubus Biru Prusia berkualitas tinggi, yang ditandai dengan ukuran kecil yang seragam (sekitar 5nm), distribusi ukuran sempit, dan monodispersitas.
Nanopartikel Biru Prusia dapat disintesis melalui berbagai rute pengendapan dengan atau tanpa penstabil polimer.
Menghindari penggunaan polimer penstabil, nanocube Prussian Blue dapat diendapkan hanya dengan mencampurkan FeCl secara ultrasonik₃ dan K₃[Fe(CN)₆] di hadapan H₂O₂.
Penggunaan sonokimia dalam sintesis semacam ini membantu memperoleh nanopartikel yang lebih kecil (yaitu, ukuran 5 nm, bukan ukuran ≈50 nm yang diperoleh tanpa sonikasi). (Dacarro dkk. 2018)

Studi Kasus Sintesis Biru Prussian Ultrasonik

Umumnya, Nanopartikel biru Prusia disintesis dengan menggunakan metode ultrasonikasi.
Dalam teknik ini, larutan K 0,05 M₄[Fe(CN)₆] ditambahkan ke 100 ml larutan asam klorida (0,1 mol/L). K yang dihasilkan₄[Fe(CN)₆] larutan berair disimpan pada suhu 40ºC selama 5 jam sambil sonikasi larutan dan kemudian dibiarkan dingin 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.

Eksasiaノferit tembaga analog heksasianonferit (CuHCF) disintesis melalui rute berikut:
Nanopartikel CuHCF disintesis sesuai persamaan berikut:
Cu (TIDAK₃)₃ + K₄[Fe(CN)₆] —> Cu₄[Fe(CN)₆] + KN0₃

Nanopartikel CuHCF disintesis dengan metode yang dikembangkan oleh Bioni et al., 2007 [1]. Campuran 10 mL dari 20 mmol L^-1 K₃[Fe(CN)₆] + 0,1 mol L^-1 Larutan KCl dengan 10 mL 20 mmol L^-1 Kapsul₂ + 0,1 mol L^-1 KCl, dalam labu sonikasi. Campuran kemudian disinari dengan radiasi ultrasound intensitas tinggi selama 60 menit, menggunakan tanduk titanium perendaman langsung (20 kHz, 10Wcm^-1) yang dicelupkan hingga kedalaman 1 cm ke dalam larutan. Selama campuran, munculnya endapan coklat muda diamati. Dispersi ini dialisis selama 3 hari untuk mendapatkan dispersi berwarna coklat muda yang sangat stabil.
(lih. Jassal et al. 2015)

Wu et al. (2006) mensintesis nanopartikel Biru Prusia melalui rute sonokimia dari K₄[Fe(CN)₆], di mana Fe2+ diproduksi oleh penguraian [FeII(CN)6]4− dengan iradiasi ultrasonik dalam asam klorida; Fe²⁺ dioksidasi menjadi Fe³ untuk bereaksi dengan sisa [FeII(CN)₆]4− ion. Kelompok peneliti menyimpulkan bahwa distribusi ukuran yang seragam dari nanocube biru Prusia yang disintesis disebabkan oleh efek ultrasonikasi. Gambar FE-SEM di sebelah kiri menunjukkan nanokubus besi heksaianoferat yang disintesis secara sonokimia 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). Larutan disonikasi sampai jernih dan kemudian ditempatkan dalam oven pada suhu 80 °C untuk mencapai reaksi penuaan selama 20-24 jam. Campuran kemudian disentrifugasi pada 20.000 rpm selama 2 jam untuk pengumpulan nanopartikel PB. (Catatan keamanan: Untuk mengusir HCN yang dibuat, reaksi harus dilakukan di lemari asam).

Probe Ultrasonik dan Reaktor Sonokimia untuk Sintesis Biru Prusia

Hielscher Ultrasonics adalah produsen pengalaman jangka panjang peralatan ultrasonik berkinerja tinggi yang digunakan di seluruh dunia di laboratorium dan produksi industri. Sintesis sonokimia dan pengendapan 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 selama 24/7 di bawah beban penuh. Prosesor ultrasonik tersedia dari ultrasonicator laboratorium 50 watt kompak hingga sistem ultrasonik inline yang kuat 16.000watt. Berbagai macam tanduk booster, sonotrode, dan sel aliran memungkinkan pengaturan individu dari sistem sonokimia sesuai dengan prekursor, jalur dan produk akhir.
Hielscher Ultrasonics memproduksi probe ultrasonik berkinerja tinggi yang secara khusus dapat diatur untuk memberikan spektrum penuh amplitudo yang sangat ringan hingga sangat tinggi. Jika aplikasi sonokimia Anda memerlukan spesifikasi yang tidak biasa (misalnya, suhu yang sangat tinggi), sonotrod ultrasonik yang disesuaikan tersedia. Kekokohan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan pengoperasian 24/7 pada tugas berat dan di lingkungan yang menuntut.

Batch Sonokimia dan Sintesis Inline

Probe ultrasonik Hielscher dapat digunakan untuk sonikasi inline batch dan kontinu. Tergantung pada volume reaksi dan kecepatan reaksi, kami akan merekomendasikan Anda pengaturan ultrasonik yang paling sesuai.

Probe Ultrasonik dan Reaktor Sono untuk Volume Berapa Pun

Rangkaian produk Hielscher Ultrasonics mencakup spektrum penuh prosesor ultrasonik dari ultrasonicator lab kompak melalui sistem bench-top dan pilot hingga prosesor ultrasonik industri penuh dengan kapasitas untuk memproses muatan truk per jam. Rangkaian produk lengkap memungkinkan kami untuk menawarkan peralatan ultrasonik yang paling cocok untuk cairan, kapasitas proses, dan target produksi Anda.

Amplitudo yang dapat dikontrol secara tepat untuk hasil yang optimal

Semua prosesor ultrasonik Hielscher dapat dikontrol secara tepat dan dengan demikian kuda kerja yang andal. Amplitudo adalah salah satu parameter proses penting yang mempengaruhi efisiensi dan efektivitas reaksi yang diinduksi secara sonokimia dan sonomekanis. Semua Ultrasonik Hielscher’ prosesor memungkinkan pengaturan amplitudo yang tepat. Sonotrodes dan klakson booster adalah aksesori yang memungkinkan untuk memodifikasi amplitudo dalam jangkauan 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 dijalankan terus menerus dalam operasi 24/7.
Pengaturan amplitudo yang tepat dan pemantauan permanen parameter proses ultrasonik melalui perangkat lunak pintar memberi Anda kemungkinan untuk mensintesis nanokubus Prussian Blue dan analog heksaianoferat dalam kondisi ultrasonik yang paling efektif. Sonikasi optimal untuk sintesis nanopartikel yang paling efisien!
Kekokohan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan pengoperasian 24/7 pada tugas berat dan di lingkungan yang menuntut. Hal ini menjadikan peralatan ultrasonik Hielscher sebagai alat kerja yang andal yang memenuhi persyaratan proses sonokimia Anda.

Kualitas Tertinggi – Dirancang dan Diproduksi di Jerman

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

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