Prūsijas zilo nanokubu ultraskaņas mitrie nokrišņi

Prūsijas zilais jeb dzelzs heksacianoferāts ir nanostrukturēts metāla organiskais ietvars (MOF), ko izmanto nātrija jonu akumulatoru ražošanā, biomedicīnā, tintēs un elektronikā. Ultraskaņas mitrā ķīmiskā sintēze ir efektīvs, uzticams un ātrs ceļš, lai ražotu Prūsijas zilos nanokubus un Prūsijas zilos analogus, piemēram, vara heksacianoferātu un niķeļa heksacianoferātu. Ultrasoniski nogulsnētām Prūsijas zilajām nanodaļiņām raksturīgs šaurs daļiņu izmēra sadalījums, monodispersitāte un augsta funkcionalitāte.

Prūsijas zilā un heksacianoferāta analogi

Prūsijas zilie vai dzelzs heksacianoferāti tiek plaši izmantoti kā funkcionāls materiāls, lai izstrādātu elektroķīmiskos lietojumus un ražotu ķīmiskos sensorus, elektrohromiskos displejus, tintes un pārklājumus, baterijas (nātrija jonu baterijas), kondensatorus un superkondensatorus, katjonu uzglabāšanas materiālus, piemēram, H+ vai Cs+, katalizatorus, teranostiku un citus. Pateicoties labajai redoksaktivitātei un augstajai elektroķīmiskajai stabilitātei, Prūsijas zils ir metāla-organiskā ietvara (MOF) struktūra, ko plaši izmanto elektrodu modifikācijai.
Papildus dažādiem citiem lietojumiem Prūsijas zilais un tā analogi vara heksacianoferāts un niķeļa heksacianoferāts tiek izmantoti attiecīgi kā zilas, sarkanas un dzeltenas krāsas krāsas.
Prūsijas zilo nanodaļiņu milzīga priekšrocība ir to drošība. Prūsijas zilās nanodaļiņas ir pilnībā bioloģiski noārdāmas, bioloģiski saderīgas un FDA apstiprinātas medicīniskiem lietojumiem.

Prūsijas zilo nanokubu sonoķīmiskā sintēze

Prūsijas zilās / heksacianoferīta nanodaļiņu sintēze ir neviendabīgu mitru ķīmisko nokrišņu reakcija. Lai iegūtu nanodaļiņas ar šauru daļiņu izmēru sadalījumu un monodispersitāti, ir nepieciešams uzticams nokrišņu ceļš. Ultraskaņas nogulsnēšana ir labi pazīstama ar uzticamu, efektīvu un vienkāršu augstas kvalitātes nanodaļiņu un pigmentu, piemēram, magnetīta, cinka molibdāta, cinka fosfomolibdāta, dažādu kodola apvalka nanodaļiņu sintēzi utt.

Prūsijas zilo nanodaļiņu mitrās ķīmiskās sintēzes ceļi

Prūsijas zilo nanodaļiņu sintēzes sonoķīmiskais ceļš ir efektīvs, facile, ātrs un videi draudzīgs. Ultraskaņas nokrišņu daudzums augstas kvalitātes Prūsijas zilajos nanokubos, kam raksturīgs vienmērīgs mazs izmērs (aptuveni 5nm), šaura izmēra sadalījums un monodispersitāte.
Prūsijas zilās nanodaļiņas var sintezēt pa dažādiem nokrišņu ceļiem ar vai bez polimēru stabilizatoriem.
Izvairoties no stabilizējoša polimēra izmantošanas, Prūsijas zilās nanokubus var nogulsnēt, vienkārši ultrasoniski sajaucot FeCl₃ un K₃[Fe(CN)₆] klātbūtnē H₂O₂.
Sonoķīmijas izmantošana šāda veida sintēzē palīdzēja iegūt mazākas nanodaļiņas (t.i., 5 nm izmērs, nevis izmērs ≈50 nm, kas iegūts bez ultraskaņas apstrādes). (Dacarro et al. 2018)

Ultraskaņas Prūsijas zilās sintēzes gadījumu izpēte

Parasti Prūsijas zilās nanodaļiņas tiek sintezētas, izmantojot ultrasonication metodi.
Šajā tehnikā 0,05 M K šķīdums₄[Fe(CN)₆] pievieno 100 ml sālsskābes šķīduma (0,1 mol/l). Iegūtais K₄[Fe(CN)₆] ūdens šķīdumu 5 stundas tur 40 °C temperatūrā, kamēr šķīdums apstrādā ar ultraskaņu, un pēc tam ļauj atdzist istabas temperatūrā. Iegūto zilo produktu atkārtoti filtrē un mazgā ar destilētu ūdeni un absolūto etanolu un visbeidzot žāvē vakuuma žāvēšanas skapī 25 °C temperatūrā 12 stundas.

Heksacianoferīta analogais vara heksacianoferīts (CuHCF) tika sintezēts šādā veidā:
CuHCF nanodaļiņas tika sintezētas saskaņā ar šādu vienādojumu:
Cu(NO₃)₃ + K₄[Fe(CN)₆] –> Ar₄[Fe(CN)₆] + KN0₃

CuHCF nanodaļiņas tiek sintezētas, izmantojot metodi, ko izstrādāja Bioni u.c. (2007). Maisījums, kas sastāv no 10 ml 20 mmol/L^-1 K₃[Fe(CN)₆] + 0,1 mol L^-1 KCl šķīdums ar 10 ml 20 mmol l^-1 CuCl₂ + 0,1 mol L^-1 KCl, ultraskaņas kolbā. Pēc tam maisījumu 60 minūtes apstaro ar augstas intensitātes ultraskaņas starojumu, izmantojot tiešu iegremdēšanas titāna ragu (20 kHz, 10Wcm^-1), kas šķīdumā tika iemērkts līdz 1 cm dziļumam. Maisījuma laikā tiek novērota gaiši brūna nogulšņu parādīšanās. Šo dispersiju dializē 3 dienu laikā, lai iegūtu ļoti stabilu, gaiši brūnas krāsas dispersiju.
(sal. ar Jassal et al. 2015)

(2006) sintezēja Prūsijas zilās nanodaļiņas, izmantojot sonoķīmisko ceļu no K₄[Fe(CN)₆], kurā Fe2+ radās, sadaloties [FeII(CN)6]4− ar ultraskaņas apstarošanu sālsskābē; fe²⁺ tika oksidēts uz Fe³⁺ reaģēt ar atlikušo [FeII(CN)₆]4− joni. Pētniecības grupa secināja, ka sintezēto Prūsijas zilo nanokubu vienmērīgu izmēru sadalījumu izraisa ultraskaņas iedarbība. FE-SEM attēlā kreisajā pusē redzami Vu pētniecības grupas sonoķīmiski sintezētie dzelzs heksacianoferāta nanokubi.

Liela mēroga sintēze: lai lielā apjomā pagatavotu PB nanodaļiņas, PVP (250 g) un K₃[Fe(CN)₆] (19,8 g) tika pievienoti 2 000 ml HCl šķīduma (1 M). Šķīdums tika apstrādāts ar ultraskaņu, līdz tas ir dzidrs, un pēc tam ievietots krāsnī 80 ° C temperatūrā, lai panāktu novecošanās reakciju 20–24 stundas. Pēc tam maisījumu 2 stundas centrifugēja pie 20 000 apgr./min, lai savāktu PB nanodaļiņas. (Drošības piezīme: Lai izraidītu jebkuru izveidoto HCN, reakcija jāveic velkmes pārsegā).

Prūsijas zila sonoelektroķīmiskā sintēze

Vēl viena ļoti efektīva Prūsijas zila sintēzes metode ir sonoelektroķīmiskais process, kas sinerģiski apvieno elektroķīmisko nogulsnēšanu ar augstas intensitātes ultraskaņu. Šī metode uzlabo masas pārnesi, paātrina kodolu veidošanās kinētiku un veicina vienmērīgu nanodaļiņu veidošanos, izmantojot kavitācijas izraisītu mikrosajaukšanu un virsmas aktivizēšanu. Tādējādi sonoelektroķīmiskā Prūsijas zila sintēze ir uzticams veids, kā rūpnieciski ražot nanomēroga Prūsijas zilo.
Uzziniet vairāk par sonoelektroķīmisko iekārtu Prūsijas zila sintēzei!

Ultraskaņas zondes un sonochemical reaktori Prūsijas zilajai sintēzei

„Hielscher Ultrasonics“ ir ražotājs ar ilgstošu pieredzi augstas veiktspējas ultraskaņas iekārtu jomā, kuras tiek izmantotas visā pasaulē gan pētniecības laboratorijās, gan rūpnieciskajā ražošanā. Nanodaļiņu un pigmentu sonohimiskā sintēze un nogulsnēšana ir sarežģīts pielietojums, kas prasa lieljaudas ultraskaņas zondes, kuras ģenerē nemainīgas amplitūdas. Visi Hielscher ultraskaņas ģeneratori ir projektēti un ražoti darbam 24 stundas diennaktī, 7 dienas nedēļā, strādājot ar pilnu slodzi. Ultraskaņas procesori ir pieejami sākot no kompaktiem 50 vatu ultraskaņas zondēm līdz pat 16 000 vatu jaudīgiem iebūvētiem ultraskaņas reaktoriem. Plašais pastiprinātāju ragu, sonotrodu un plūsmas šūnu klāsts ļauj individuāli konfigurēt sonokīmisko sistēmu atbilstoši izejvielām, procesa gaitai un galaproduktam.

Sonochemical sintēze – Partiju vai nepārtraukta ražošana, pielāgota jūsu vajadzībām

Hielscher ultraskaņas zondes var izmantot gan partiju, gan nepārtrauktai iekārtas iekšējai ultraskaņas apstrādei. Atkarībā no reakcijas tilpuma un reakcijas ātruma mēs ieteiksim jums vispiemērotāko ultraskaņas iekārtu. Laboratorijas, galda, eksperimentālās un pilnībā rūpnieciskās ultraskaņas iekārtas ļauj apstrādāt jebkuru tilpumu.

Augstākie kvalitātes standarti – Projektēts un ražots Vācijā

Kā ģimenes īpašumā esošs un vadīts uzņēmums, „Hielscher“ saviem ultraskaņas procesoriem piešķir visaugstākos kvalitātes standartus. Visi ultraskaņas iekārtas tiek projektētas, ražotas un rūpīgi testētas mūsu galvenajā mītnē Teltovā netālu no Berlīnes, Vācijā. „Hielscher“ ultraskaņas iekārtu izturība un uzticamība padara tās par jūsu ražošanas procesa darba zirgiem. Darbība 24 stundas diennaktī, 7 dienas nedēļā, strādājot ar pilnu slodzi un prasīgās vidēs, ir „Hielscher“ augstas veiktspējas ultraskaņas zondēm un reaktoriem raksturīga īpašība.

Zemāk redzamajā tabulā ir sniegta norāde par mūsu ultrasonikatoru aptuveno apstrādes jaudu: