Hielscher tecnologia de ultra-som

Ultrassônica-Precipitação De Nanocubes Azuis Prussianos

Hexacyanoferrate azul ou ferro prussianoferato é uma estrutura orgânica metálica nanoestruturada (MOF), que é usada na fabricação de baterias de íons de sódio, biomedicina, tintas e eletrônicos. A síntese ultrassônica de produtos químicos úmidos é um caminho eficiente, confiável e rápido para produzir nanocubos azul prussianos e análogos azuis prussianos, como hexacitanoferato de cobre e hexacianoferato de níquel. Nanopartículas azuis prussianas ultrasonicamente precipitadas são caracterizadas pela distribuição estreita do tamanho das partículas, mono dispersão e alta funcionalidade.

Análogos azul e hexacianoferato prussianoferados

Hexacianoferatos azul ou ferro prussianoferados são amplamente utilizados como material funcional para projetar aplicações eletroquímicas e para a fabricação de sensores químicos, displays eletrocrômicos, tintas e revestimentos, baterias (baterias de íons de sódio), capacitores e supercapacitores, materiais de armazenamento de cáation, como para H+ ou Cs+, catalisadores, teranostics e outros. Devido à sua boa atividade redox e alta estabilidade eletroquímica, o Azul Prussiano é uma estrutura metal-orgânica (MOF) que é amplamente utilizada para modificação de eletrodos.
Além de várias outras aplicações, o Azul Prussiano e seus análogos hexacianoferato de cobre e hexacianoferato de níquel são usados como tintas coloridas de cor azul, vermelho e amarelo, respectivamente.
Uma grande vantagem das nanopartículas azuis prussianas é a sua segurança. As nanopartículas azuis prussianas são totalmente biodegradáveis, biocompatíveis e aprovadas pela FDA para aplicações médicas.

Síntese Sonora de Nanocubes Azuis Prussianos

A síntese das nanopartículas azul/hexacyanoferrita prussiana é a reação de precipitação heterogênea e química. Para obter nanopartículas com uma distribuição estreita do tamanho das partículas e monodispersidade, é necessária uma rota de precipitação confiável. A precipicição ultrassônica é bem conhecida pela síntese confiável, eficiente e simples de nanopartículas e pigmentos de alta qualidade, como magnetita, molilhado de zinco, fosfomolicado de zinco, várias nanopartículas de concha-núcleo etc.

Sonochemical setup with ultrasonic probe UIP2000hdT and ultrasonic reactor for chemical synthesis

O ultrassônico UIP2000hdT é um poderoso dispositivo sonológico para a síntese e precipitação de nanopartículas

Pedido de informação





Rotas de síntese química-úmida para nanopartículas azuis prussianas

A rota sonoquíica da síntese de nanopartículas azuis prussianas é eficiente, fácil, rápida e ambientalmente correta. A precipitação ultrassônica rende em nanocubos azuis prussianos de alta qualidade, que são caracterizados por tamanhos pequenos uniformes (aproximadamente 5nm), distribuição de tamanho estreito e monodispersidade.
As nanopartículas azuis prussianas podem ser sintetizadas através de várias rotas de precipitação com ou sem estabilizadores poliméricos.
Evitando o uso de um polímero estabilizador, nanocubos azuis prussianos podem ser precipitados simplesmente misturando fecl ultrasonicamente3 e K3[Fe(CN)6] na presença de H2O2.
O uso da sonoquímica neste tipo de síntese ajudou a obter nanopartículas menores (ou seja, 5 nm de tamanho em vez de um tamanho de ≈50 nm obtido sem sônica). (Dacarro et al. 2018)

Estudos de Caso da Síntese Azul Prussiana Ultrassônica

Prussian blue nanoparticles (also known as iron hexacyanoferrate) can be efficiently synthesized via sonochemical route.Geralmente, as nanopartículas azuis prussianas são sintetizadas empregando o método de ultrassônica.
Nesta técnica, solução de 0,05 M de K4[Fe(CN)6] é adicionado a 100 ml de solução de ácido clorídrico de (0,1 mol/L). O K resultante4[Fe(CN)6] a solução aquosa é mantida a 40ºC por 5h enquanto sonicante a solução e, em seguida, permitida a esfriar à temperatura ambiente. O produto azul obtido é filtrado e lavado repetidamente com água destilada e etanol absoluto e finalmente seco em forno a vácuo a 25ºC por 12 h.

O hexacyanoferrite de cobre análogo hexacyanoferrite (CuHCF) foi sintetizado através da seguinte rota:
As nanopartículas de CuHCF foram sintetizadas de acordo com a seguinte equação:
Cu(NÃO3)3 + K4[Fe(CN)6] ->4[Fe(CN)6] + KN03

As nanopartículas cuhcf são sintetizadas pelo método desenvolvido por Bioni et al., 2007 [1]. A mistura de 10 mL de 20 mmol L-1 de K3[Fe(CN)6] + 0,1 mol L-1 de Solução KCl com 10 mL de 20 mmol L-1 de CuCl2 + 0,1 mol L-1 de KCl, em um frasco de sônica. A mistura é então irradiada com radiação de ultrassom de alta intensidade por 60 minutos, empregando um chifre de titânio de imersão direta (20 kHz, 10Wcm-1 de), que foi mergulhado até uma profundidade de 1 cm na solução. Durante a mistura, observa-se a aparência de um depósito marrom-claro. Esta dispersão é diálise ao longo de 3 dias, a fim de obter uma dispersão muito estável, marrom-claro.
(cf. Jassal et al. 2015)

Ultrasonically synthesized Prussian Blue (iron hexacyanoferrate) nanocubes.Wu et al. (2006) sintetizaram nanopartículas azuis prussianas através da rota sonora a partir de K4[Fe(CN)6], no qual Fe2+ foi produzido pela decomposição de [FeII(CN)6]4− por irradiação ultrassônica em ácido clorídrico; o Femais de 2 foi oxidado para Femais de 3 para reagir com o restante [FeII(CN)6]4− íons. O grupo de pesquisa concluiu que a distribuição uniforme de tamanho dos nanocubos azuis prussianos sintetizados é causada pelos efeitos da ultrassônica. A imagem FE-SEM à esquerda mostra nanocubes de hexacianoferato de ferro sonoquimicamente sintetizados pelo grupo de pesquisa de Wu.

Síntese em larga escala: preparar nanopartículas PB em larga escala, PVP (250 g) e K3[Fe(CN)6] (19.8 g) were added into 2,000 mL of HCl solution (1 M). The solution was sonicated until clear and then placed in an oven at 80°C to achieve an ageing reaction for 20–24 hours. The mixture was then centrifuged at 20,000 rpm for 2 hours for the collection of PB nanoparticles. (Safety note: In order to expel any HCN created, the reaction should be carried out in a fume hood).

TEM of Prussian Blue nanocubes

Micrografia TEM de nanocubos azuis prussianos estabilizado com citrato
estudo e imagem: Dacarro et al. 2018

Sondas ultrassônicas e reatores sonoquímicos para síntese azul prussiana

Hielscher Ultrasonics é fabricante de experiências de longo prazo fabricante de equipamentos ultrassônicos de alto desempenho que é usado em todo o mundo em laboratórios e produção industrial. A síntese sonográfica e a precipitação de nanopartículas e pigmentos é uma aplicação exigente que requer sondas ultrassônicas de alta potência que geram amplitudes constantes. Todos os dispositivos ultrassônicos Hielscher são projetados e fabricados para serem operados por 24 horas por dia, 7º lugar, com carga total. Os processadores ultrassônicos estão disponíveis de ultrassonicadores compactos de laboratório de 50 watts a sistemas ultrassônicos potentes de 16.000watts. Uma grande variedade de chifres de reforço, sonotrodes e células de fluxo permitem a configuração individual de um sistema sonográfico em correspondência com os precursores, caminho e produto final.
Hielscher Ultrasonics fabrica sondas ultrassônicas de alto desempenho que podem especificamente definir para fornecer todo o espectro de amplitudes muito leves a muito altas. Se sua aplicação sonológica exigir especificações incomuns (por exemplo, temperaturas muito altas), sonotrodes ultrassônicos personalizados estão disponíveis. A robustez dos equipamentos ultrassônicos da Hielscher permite a operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, em ambientes pesados e em ambientes exigentes.

Lote Sonográfico e Síntese Inline

Sondas ultrassônicas hielscher podem ser usadas para sônica em lote e contínua. Dependendo do volume de reação e da velocidade de reação, recomendaremos a configuração ultrassônica mais adequada.

Sondas ultrassônicas e sono-reatores para qualquer volume

A linha de produtos Hielscher Ultrasonics cobre todo o espectro de processadores ultrassônicos, desde ultrassonicadores compactos de laboratório sobre sistemas de bancada e piloto até processadores ultrassônicos totalmente industriais com a capacidade de processar cargas de caminhões por hora. Toda a gama de produtos nos permite oferecer os equipamentos ultrassônicos mais adequados para seus alvos líquidos, capacidade de processo e produção.

Amplitudes controláveis precisas para resultados ótimos

Hielscher's industrial processors of the hdT series can be comfortable and user-friendly operated via browser remote control.Todos os processadores ultrassônicos Hielscher são precisamente controláveis e, portanto, cavalos de trabalho confiáveis. A amplitude é um dos parâmetros de processo cruciais que influenciam a eficiência e eficácia das reações sonoraquimicamente e sonomecanicamente induzidas. Todos os Ultrassônicos Hielscher’ os processadores permitem a configuração precisa da amplitude. Sonotrodes e chifres de reforço são acessórios que permitem modificar a amplitude em uma gama ainda maior. Os processadores ultrassônicos industriais da Hielscher podem fornecer amplitudes muito altas e fornecer a intensidade ultrassônica necessária para aplicações exigentes. Amplitudes de até 200μm podem ser facilmente executadas continuamente em operação 24/7.
Configurações de amplitude precisas e o monitoramento permanente dos parâmetros do processo ultrassônico via software inteligente dão-lhe a possibilidade de sintetizar seus nanocubes azul prussiano e análogos hexacyanoferrate sob as condições ultrassônicas mais eficazes. Sonicação ideal para a síntese de nanopartículas mais eficiente!
A robustez dos equipamentos ultrassônicos da Hielscher permite a operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, em ambientes pesados e em ambientes exigentes. Isso faz do equipamento ultrassônico da Hielscher uma ferramenta de trabalho confiável que atende aos seus requisitos de processo sonográfico.

Alta Qualidade – Projetado e fabricado na Alemanha

Como um negócio familiar e familiar, a Hielscher prioriza os mais altos padrões de qualidade para seus processadores ultrassônicos. Todos os ultrassonicadores são projetados, fabricados e completamente testados em nossa sede em Teltow, perto de Berlim, Alemanha. Robustez e confiabilidade do equipamento ultrassônico de Hielscher fazem dele um cavalo de trabalho em sua produção. A operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, em ambientes exigentes, é uma característica natural das sondas e reatores ultrassônicos de alto desempenho da Hielscher.

A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximado de nossos ultrasonicators:

Volume batch Quociente de vazão Dispositivos Recomendados
1 a 500mL 10 a 200 mL / min UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL / min UP200Ht, UP400St
0.1 a 20L 00,2 a 4 L / min UIP2000hdT
10 a 100L 2 de 10L / min UIP4000hdT
n / D. 10 a 100L / min UIP16000
n / D. maior aglomerado de UIP16000

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A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho para dispersão, emulsificação e extração celular.

Homogeneizadores ultrassônicos de alta potência de Laboratório para piloto e Industrial escala.

Literatura / Referências



Fatos, vale a pena conhecer

Azul Prussiano

O azul prussiano é quimicamente correto denominado como hexacitanoferato de ferro (Ferro(II,III) hexacyanoferrate (II,III)), mas coloquialmente ist também é conhecido como azul de Berlim, ferrocianaide férrico, hexacitoanoferato, ferrocianídeo de ferro(III), hexacyanoferrate de ferro(III) e azul parisiense.
O azul prussiano é descrito como um pigmento azul profundo que é produzido quando ocorre a oxidação de sais ferrocianos ferrosos de ferrociídeos. Contém hexacianoferato férrico(II) em uma estrutura cítara cúbica de cristal. É insolúvel em água, mas também tende a formar um coloide, portanto, pode existir em forma coloidal ou solúvel em água, e uma forma insolúvel. É administrado oralmente para fins clínicos para ser usado como antídoto para certos tipos de envenenamento por metais pesados, como tálio e isótopos radioativos de césio.
Os análogos do hexacianoferato de ferro (Azul Prussiano) são hexacianoferato de cobre, hexacianoferato de cobalto, hexacianoferato de zinco e hexacianoferato de níquel.

Baterias de íons de sódio

A bateria de íon-sódio (NIB) é um tipo de bateria recarregável. Em contraste com a bateria de íons de lítio, a bateria de íons de sódio usa íons de sódio (Na+) em vez de lítio como portadores de carga. Caso contrário, a composição, o princípio funcional e a construção celular são amplamente idênticos aos das baterias comuns e amplamente utilizadas de íons de lítio. A principal diferença entre esses dois tipos de baterias é que nos capacitores li-íon são usados compostos de lítio, enquanto em baterias na-íon metais de sódio são aplicados. Isso significa que o cátodo de uma bateria de íons de sódio contém compostos de sódio ou sódio e um ânodo (não necessariamente um material à base de sódio), bem como um eletrólito líquido contendo sais de sódio dissociados em solventes protéticos ou apóticos polares. Durante o carregamento, Na+ são extraídos do cátodo e inseridos no ânodo enquanto os elétrons viajam pelo circuito externo; durante a descarga, o processo inverso ocorre onde os Na+ são extraídos do ânodo e reinseridos no cátodo com os elétrons viajando pelo circuito externo fazendo um trabalho útil. Idealmente, os materiais de ânodo e cátodo devem ser capazes de suportar ciclos repetidos de armazenamento de sódio sem degradação, a fim de garantir um longo ciclo de vida.
A síntese sonoquímica é uma técnica confiável e eficiente para produzir sais metálicos a granel de alta qualidade, que podem ser usados para a fabricação de capacitores de íons de sódio. A síntese do pó de sódio é realizada através da dispersão ultrassônica do metal de sódio derretido em óleo mineral. Se você estiver interessado em sintetizar ultrasonicamente sais de metal de sódio, peça-nos mais informações preenchendo o formulário de contato, enviando-nos um e-mail (para info@hielscher.com) ou chamando-nos!

Estruturas metálicas-orgânicas

Estruturas metal-orgânicas (MOFs) são uma classe de compostos constituídos por íons metálicos ou aglomerados coordenados com ligantes orgânicos, que podem formar estruturas uni, duas ou tridimensionais. Eles são uma subclasse de polímeros de coordenação. Os polímeros de coordenação são formados por metais, que são ligados por ligantes (as chamadas moléculas de linker) para que os motivos de coordenação repetidos sejam formados. Suas principais características incluem cristalidade e ser muitas vezes porosa.
Leia mais sobre a síntese ultrassônica das estruturas de estrutura metal-orgânica (MOF) !