プルシアンブルーナノキューブの超音波湿式沈殿

プルシアンブルーまたはヘキサシアノフェレート鉄は、ナノ構造の金属有機フレームワーク(MOF)であり、ナトリウムイオン電池の製造、生物医学、インク、電子機器に使用されています。超音波湿式化学合成は、プルシアンブルーナノキューブおよび銅ヘキサシアノフェレートおよびニッケルヘキサシアノフェレートなどのプルシアンブルー類似体を製造するための効率的で信頼性が高く、迅速な経路である。超音波沈殿プルシアンブルーナノ粒子は、狭い粒度分布、単分散性および高機能性を特徴とする。

プルシアンブルーとヘキサシアノバクテリア酸の類似体

プルシアンブルーまたは鉄のヘキサシアノフェレートは、電気化学アプリケーションの設計、化学センサー、エレクトロクロミックディスプレイ、インクおよびコーティング、電池(ナトリウムイオン電池)、コンデンサおよびスーパーキャパシタ、H +またはCs +などの陽イオン貯蔵材料、触媒、セラノスティクスなどの製造のための機能材料として広く使用されています。その優れた酸化還元活性と高い電気化学的安定性により、プルシアンブルーは電極の改質に広く使用されている金属有機フレームワーク(MOF)構造です。
他のさまざまな用途に加えて、プルシアンブルーとその類似物であるヘキサシアノフェレート銅とヘキサシアノフェレートニッケルは、それぞれ青、赤、黄色のカラーインクとして使用されます。
プルシアンブルーナノ粒子の大きな利点は、その安全性です。プルシアンブルーナノ粒子は、完全に生分解性で生体適合性があり、医療用途としてFDAによって承認されています。

プルシアンブルーナノキューブの音響化学合成

プルシアンブルー/ヘキサシアノフェライトナノ粒子の合成は、不均一な湿式化学沈殿の反応です。狭い粒度分布と単分散性を有するナノ粒子を得るためには、信頼性の高い沈殿経路が必要です。超音波沈降は、マグネタイト、モリブデン酸亜鉛、リンホモリブデン酸亜鉛、様々なコアシェルナノ粒子などの高品質のナノ粒子および顔料の信頼性、効率的かつ簡単な合成でよく知られています。

プルシアンブルーナノ粒子の湿式化学合成経路

プルシアンブルーナノ粒子合成の音響化学的経路は、効率的で、容易で、迅速で、環境にやさしいです。超音波沈殿は、均一な小サイズ(約5nm)、狭いサイズ分布、および単分散を特徴とする高品質のプルシアンブルーナノキューブで得られます。
プルシアンブルーナノ粒子は、ポリマー安定剤の有無にかかわらず、さまざまな沈殿経路を介して合成できます。
安定化ポリマーの使用を避けて、プルシアンブルーナノキューブは、FeClを超音波で混合するだけで沈殿させることができます₃ とK₃[鉄(CN)₆]のHの存在下で₂O₂.
この種の合成におけるソノケミストリーの使用は、より小さなナノ粒子を得るのを助けた(すなわち、超音波処理なしで得られる≈50nmのサイズの代わりに5nmのサイズ)。(ダカロ他 2018)

超音波プルシアンブルー合成のケーススタディ

一般に、プルシアンブルーナノ粒子は超音波処理法を用いて合成される。
この手法では、0.05 MのK溶液₄[鉄(CN)₆]を(0.1 mol/L)の塩酸溶液100 mlに添加する。結果の K₄[鉄(CN)₆]水溶液を40°Cで5時間保持しながら溶液を超音波処理し、次いで室温で冷却する。得られた青色生成物をろ過し、蒸留水と無水エタノールで繰り返し洗浄し、最後に25°Cの真空オーブンで12時間乾燥させます。

ヘキサシアノフェライト類似体である銅ヘキサシアノフェライト(CuHCF)は、次のルートで合成されました。
CuHCFナノ粒子は、次の式に従って合成されました。
Cu(いいえ₃)₃ + K₄[鉄(CN)₆] –> Cu₄[鉄(CN)₆] + KN0₃

CuHCFナノ粒子は、Bioniら(2007年)によって開発された方法によって合成されます[1]。10mLの20mmolLの混合物^-1 K₃[鉄(CN)₆] + 0.1 モル L^-1 KCl溶液と10mLの20mmol L溶液^-1 CuClの₂ + 0.1モルL^-1 KCl、超音波処理フラスコで。次いで、混合物に高強度超音波放射を60分間照射し、直接浸漬チタンホーン(20kHz、10Wcm)を用いて^-1)を溶液に1cmの深さまで浸しました。混合物中に、薄茶色の堆積物の出現が観察されます。この分散液を3日間透析して、非常に安定した薄茶色の分散液を得ます。
(Jassal et al. 2015参照)

Wu et al. (2006) は、K₄[鉄(CN)₆Fe2+は、塩酸中での超音波照射による[FeII(CN)6]4−の分解によって生成されました。フェ²⁺ Feに酸化された³⁺ 残存する[FeII(CN)₆]4−イオン。研究グループは、合成されたプルシアンブルーナノキューブの均一なサイズ分布は、超音波処理の影響によって引き起こされると結論付けました。左のFE-SEM画像は、Wu氏の研究グループによって音響化学的に合成された鉄ヘキサシアノフェレートナノキューブを示しています。

大規模合成:PBナノ粒子をPVP(250g)およびKで大規模に調製₃[鉄(CN)₆](19.8g)をHCl溶液2,000mL(1M)に添加した。溶液を透明になるまで超音波処理し、次いで80°Cのオーブンに入れて20〜24時間の老化反応を達成した。次に、混合物を20,000rpmで2時間遠心分離し、PBナノ粒子を収集しました。(安全上の注意:生成されたHCNを排出するためには、反応をドラフト内で行う必要があります)。

プルシアンブルー合成のための超音波プローブと音響化学反応器

ヒールシャー超音波は、実験室や工業生産で世界的に使用されている高性能超音波機器の長期的な経験メーカーです。ナノ粒子および顔料の音響化学的合成および沈殿は、一定の振幅を生成する高出力超音波プローブを必要とする要求の厳しいアプリケーションである。すべてのヒールシャー超音波装置は、全負荷の下で24? 7で動作するように設計および製造されています。超音波プロセッサは、コンパクトな50ワットの実験室用超音波装置から16,000ワットの強力なインライン超音波システムまで利用できます。さまざまなブースターホーン、ソノトロード、フローセルにより、前駆体、経路、最終製品に対応するソノケミカルシステムの個々のセットアップが可能になります。
ヒールシャー超音波は、特に非常に高い振幅に非常に穏やかなフルスペクトルを提供するように設定することができる高性能超音波プローブを製造しています。あなたのソノケミカルアプリケーションが異常な仕様(例えば、非常に高い温度)を必要とする場合、カスタマイズされた超音波ソノトロードが利用可能です。ヒールシャーの超音波装置の堅牢性は、ヘビーデューティと要求の厳しい環境での24 / 7操作を可能にします。

ソノケミカルバッチおよびインライン合成

ヒールシャー超音波プローブは、バッチおよび連続インライン超音波処理に使用できます。反応量や反応速度に応じて、最適な超音波セットアップをお勧めいたします。

あらゆる容量に対応する超音波プローブとソノリアクター

ヒールシャー超音波製品群は、ベンチトップおよびパイロットシステム上のコンパクトなラボ用超音波装置から、1時間あたりのトラック負荷を処理する能力を持つ完全産業用超音波プロセッサまで、超音波プロセッサの全範囲をカバーしています。全製品範囲により、お客様の液体、プロセス能力、生産目標に最適な超音波装置を提供することができます。

最適な結果を得るために正確に制御可能な振幅

すべてのヒールシャー超音波プロセッサは、正確に制御可能であり、それにより信頼性の高い作業馬です。振幅は、音響化学的および音響力学的に誘導された反応の効率と有効性に影響を与える重要なプロセスパラメータの1つです。すべてのヒールシャー超音波’ プロセッサは、振幅の正確な設定を可能にします。ソノトロードとブースターホーンは、さらに広い範囲で振幅を変更できるアクセサリーです。ヒールシャーの産業用超音波プロセッサは、非常に高い振幅を提供し、要求の厳しいアプリケーションに必要な超音波強度を提供することができます。最大200μmの振幅は、24/7操作で簡単に連続運転できます。
正確な振幅設定とスマートソフトウェアによる超音波プロセスパラメータの恒久的な監視により、最も効果的な超音波条件下でプルシアンブルーナノキューブとヘキサシアノフェレート類似体を合成することができます。最も効率的なナノ粒子合成のための最適な超音波処理!
ヒールシャーの超音波装置の堅牢性は、ヘビーデューティと要求の厳しい環境での24 / 7操作を可能にします。これにより、ヒールシャーの超音波装置は、あなたのソノケミカルプロセスの要件を満たす信頼性の高いワークツールになります。

最高品質 – ドイツで設計および製造

家族経営の企業として、ヒールシャーは、その超音波プロセッサのための最高の品質基準を優先しています。すべての超音波装置は、ドイツのベルリン近郊のテルトウにある本社で設計、製造、徹底的にテストされています。ヒールシャーの超音波装置の堅牢性と信頼性は、それをあなたの生産の働き者にします。全負荷下で、要求の厳しい環境での24 / 7操作は、ヒールシャーの高性能超音波プローブと反応器の自然な特性です。

以下の表は、当社の超音波装置のおおよその処理能力を示しています。