Albastru prusac sau hexacianoferrat de fier este un cadru organic metalic nanostructurat (MOF), care este utilizat în fabricarea bateriilor de sodiu-ion, biomedicină, cerneluri și electronice. Sinteza chimică umedă cu ultrasunete este eficientă, fiabilă și rapidă pentru a produce nanocube albastre prusace și analogi albastru prusac, ar fi hexacianoferrat de cupru și hexacianoferrat de nichel. Nanoparticulele albastre prusace precipitate cu ultrasunete se caracterizează prin distribuția îngustă a dimensiunii particulelor, monodispersare și funcționalitate ridicată.

Analogi albastru prusac și hexacianoferrat

Hexacianoferratele albastre sau de fier prusace sunt utilizate pe scară largă ca material funcțional pentru proiectarea aplicațiilor electrochimice și pentru fabricarea senzorilor chimici, a afișajelor electrocromice, a cernelurilor și acoperirilor, a bateriilor (baterii cu ioni de sodiu), a condensatoarelor și a supercapacităților, a materialelor de stocare a cationilor, ar fi pentru H+ sau Cs+, catalizatori, theranostics și altele. Datorită bunei sale activități redox și stabilității electrochimice ridicate, Prussian Blue este o structură de cadru metal-organic (MOF) care este utilizată pe scară largă pentru modificarea electrozilor.
Pe lângă diverse alte aplicații, albastrurus și analogii săi hexacianoferrat de cupru și hexacianoferrat de nichel sunt folosite ca cerneluri de culoare de culoare albastru, roșu și galben, respectiv.
Un mare avantaj al nanoparticulelor albastre prusace este siguranța lor. Nanoparticulele albastre prusace sunt complet biodegradabile, biocompatibile și aprobate de FDA pentru aplicații medicale.

Sinteza sonochimică a nanocubelor albastre prusace

Sinteza nanoparticulelor albastru prusac / hexacianoferrit este reacția precipitațiilor eterogene umed-chimice. Pentru a obține nanoparticule cu o distribuție îngustă a dimensiunii particulelor și monodispersitate, este necesară o cale fiabilă de precipitare. Precipitarea cu ultrasunete este bine cunoscută pentru sinteza fiabilă, eficientă și simplă a nanoparticulelor și pigmenților de înaltă calitate, ar fi magnetita, molibdatul de zinc, fosfomolibdatul de zinc, diverse nanoparticule de bază etc.

Rute de sinteză umed-chimică pentru nanoparticule albastre prusace

Calea sonochimică a sintezei nanoparticulelor albastre prusace este eficientă, facilă, rapidă și ecologică. Precipitațiile cu ultrasunete produc nanocube albastre prusace de înaltă calitate, care se caracterizează prin dimensiuni mici uniforme (aprox. 5nm), distribuție de dimensiuni înguste și monodispersitate.
Nanoparticulele albastre prusace pot fi sintetizate prin diferite căi de precipitare, cu sau fără stabilizatori polimerici.
Evitând utilizarea unui polimer stabilizator, nanocube albastru prusac poate fi precipitat pur și simplu prin amestecarea ultrasonică FeCl₃ și K₃[Fe(NC)₆] în prezența lui H₂O₂.
Utilizarea sonochimiei în acest tip de sinteză a ajutat la obținerea nanoparticulelor mai mici (adică 5 nm în mărime în loc de o dimensiune de 50 nm obținută fără sonicare). (Dacarro et al. 2018)

Studii de caz de ultrasunete prusac blue synthesis

În general, nanoparticulele albastre prusace sunt sintetizate prin utilizarea metodei de ultrasonicare.
În această tehnică, soluția de 0,05 M a₄[Fe(NC)₆] se adaugă la 100 ml de soluție de acid clorhidric de (0,1 mol/L). K rezultat₄[Fe(NC)₆] soluția apoasă se păstrează la 40ºC timp de 5 ore în timp ce sonicare a soluției și apoi se lasă să se răcească la temperatura camerei. Produsul albastru obținut este filtrat și spălat în mod repetat cu apă distilată și etanol absolut și în cele din urmă se usucă într-un cuptor cu vid la 25ºC timp de 12 ore.

Hexacianoferritul analog de cupru hexacianoferrit (CuHCF) a fost sintetizat pe următoarea cale:
Nanoparticulele CuHCF au fost sintetizate conform următoarei ecuații:
Cu(NU₃)₃ + K₄[Fe(NC)₆] —> Cu₄[Fe(NC)₆] + KN0₃

Nanoparticulele CuHCF sunt sintetizate prin metoda dezvoltată de Bioni et al., 2007 [1]. Amestecul de 10 ml de 20 mmol L^{-1 de} K₃[Fe(NC)₆] + 0,1 mol L^{-1 de} Soluție KCl cu 10 ml de 20 mmol L^{-1 de} CuCl₂ + 0,1 mol L^{-1 de} KCl, într-un balon de sonicare. Amestecul este apoi iradiat cu radiație cu ultrasunete de mare intensitate timp de 60 min, folosind un corn de titan cu imersiune directă (20 kHz, 10Wcm^{-1 de}), care a fost înmuiat până la o adâncime de 1 cm în soluție. În timpul amestecului, se observă apariția unui depozit maro deschis. Această dispersie este dializată timp de 3 zile pentru a obține o dispersie foarte stabilă, de culoare maro deschis.
(vezi Jassal et al. 2015)

Wu et al. (2006) a sintetizat nanoparticulele albastre prusace prin intermediul rutei sonochimice de la K₄[Fe(NC)₆], în care Fe2+ a fost produs prin descompunerea [FeII(CN)6]4− prin iradiere cu ultrasunete în acid clorhidric; Fe^{2 +} a fost oxidat la Fe^{3 +} să reacționeze cu restul [FeII(NC)₆]4− ioni. Grupul de cercetare a concluzionat că distribuția uniformă dimensiunea nanocubelor albastre prusace este cauzată de efectele ultrasonicare. Imaginea FE-SEM din stânga arată nanocube de fier sintetizate sonochimic de către grupul de cercetare al lui Wu.

Sinteză la scară largă: pentru a pregăti nanoparticule pb pe scară largă, PVP (250 g) și K₃[Fe(NC)₆] (19,8 g) au fost adăugate în 2.000 ml de soluție HCl (1 M). Soluția a fost sonicată până la golire și apoi plasată într-un cuptor la 80°C pentru a obține o reacție de îmbătrânire timp de 20-24 de ore. Amestecul a fost apoi centrifugat la 20.000 rpm timp de 2 ore pentru colectarea nanoparticulelor PB. (Notă de siguranță: Pentru a expulza orice HCN creat, reacția trebuie efectuată într-o hotă de fum).

Sonde cu ultrasunete și reactoare sonochimice pentru sinteza albastră prusacă

Hielscher Ultrasonics este pe termen lung experiente producator de echipamente cu ultrasunete de înaltă performanță, care este utilizat la nivel mondial în laboratoare și producție industrială. Sinteza sonochimică și precipitarea nanoparticulelor și pigmenților este o aplicație solicitantă care necesită sonde ultrasonice de mare putere care generează amplitudini constante. Toate dispozitivele cu ultrasunete Hielscher sunt proiectate și fabricate pentru a fi operate 24/7 sub sarcină completă. Procesoare cu ultrasunete sunt disponibile de la compact 50 wați ultrasonicators de laborator la 16.000watts puternic inline sisteme cu ultrasunete. O mare varietate de coarne de rapel, sonotrodes și celule de flux permit configurarea individuală a unui sistem sonochimic în corespondență cu precursorii, calea și produsul final.
Hielscher Ultrasonics produce sonde cu ultrasunete de înaltă performanță, care pot seta în mod specific pentru a oferi întregul spectru de amplitudini foarte ușoare până la foarte mari. În cazul în care aplicația sonochimică necesită specificații neobișnuite (de exemplu, temperaturi foarte ridicate), sonotrodes cu ultrasunete personalizate sunt disponibile. Robustețea echipamentului cu ultrasunete Hielscher permite funcționarea 24/7 la sarcini grele și în medii solicitante.

Lotul sonochimic și sinteza inline

Hielscher sonde cu ultrasunete pot fi utilizate pentru lot și sonicare continuă în linie. În funcție de volumul de reacție și viteza de reacție, vă vom recomanda cea mai potrivită configurare cu ultrasunete.

Sonde cu ultrasunete și sono-reactoare pentru orice volum

Hielscher Ultrasonics gama de produse acoperă întregul spectru de procesoare cu ultrasunete de la ultrasonicators de laborator compact peste bench-top și sisteme pilot la procesoare cu ultrasunete complet industriale, cu capacitatea de a procesa camioane pe oră. Gama completă de produse ne permite să vă oferim cele mai potrivite echipamente cu ultrasunete pentru lichid, capacitatea de proces și obiectivele de producție.

Amplitudini controlabile precise pentru rezultate optime

Toate procesoarele cu ultrasunete Hielscher sunt controlabile cu precizie și, prin urmare, cai de lucru de încredere. Amplitudinea este unul dintre parametrii cruciali ai procesului care influențează eficiența și eficacitatea reacțiilor induse sonochimic și sonomechanic. Toate Hielscher Ultrasonics’ procesoarele permit setarea precisă a amplitudinii. Sonotrodes și coarne de rapel sunt accesorii care permit modificarea amplitudinii într-o gamă și mai largă. Hielscher de procesoare industriale cu ultrasunete poate oferi amplitudini foarte mari și să livreze intensitatea cu ultrasunete necesară pentru aplicații solicitante. Amplitudinile de până la 200μm pot fi ușor de rulat continuu în funcționare 24/7.
Setările precise de amplitudine și monitorizarea permanentă a parametrilor procesului cu ultrasunete prin intermediul software-ului inteligent vă oferă posibilitatea de a sintetiza nanocubele albastre prusace și analogii hexacianoferrat în cele mai eficiente condiții cu ultrasunete. Sonicare optimă pentru cea mai eficientă sinteză a nanoparticulelor!
Robustețea echipamentului cu ultrasunete Hielscher permite funcționarea 24/7 la sarcini grele și în medii solicitante. Acest lucru face echipamentul cu ultrasunete Hielscher un instrument de lucru de încredere, care îndeplinește cerințele procesului sonochimic.

Cea mai înaltă calitate – Proiectat și fabricat în Germania

Ca o afacere de familie și administrată de o familie, Hielscher prioritizează cele mai înalte standarde de calitate pentru procesoarele sale cu ultrasunete. Toate ultrasonicators sunt proiectate, fabricate și testate temeinic în sediul nostru din Teltow lângă Berlin, Germania. Robustețea și fiabilitatea echipamentului cu ultrasunete Hielscher face un cal de lucru în producția dumneavoastră. 24/7 funcționarea sub sarcină completă și în medii solicitante este o caracteristică naturală a sondelor și reactoarelor cu ultrasunete de înaltă performanță hielscher.

Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității de procesare aproximativă a ultrasonicators noastre: