• Металлоорганические структуры представляют собой соединения, образованные из ионов металлов и органических молекул, так что создается одно-, двух- или трехмерный гибридный материал. Эти гибридные структуры могут быть пористыми или непористыми и предлагать разнообразные функциональные возможности.
• Сонохимический синтез MOF является многообещающим методом, поскольку металлоорганические кристаллы получают очень эффективные и экологически чистые.
• Ультразвуковое производство MOF может быть линейно расширено от подготовки небольших образцов в лаборатории до полного коммерческого производства.

Металлоорганические рамки

Кристаллические металлоорганические каркасы (MOF) относятся к категории высокопотенциальных пористых материалов, которые могут использоваться в газохранилище, адсорбции / сепарации, катализе, в качестве адсорбентов, в магнетизм, конструкции датчика и доставке лекарств. MOF обычно формируются самосборкой, где вторичные строительные блоки (SBU) соединяются с органическими спейсерами (лигандами) для создания сложных сетей. Органические прокладки или металлические СБУ могут быть модифицированы для контроля пористости МФ, что имеет решающее значение в отношении его функциональных возможностей и полезности для конкретных применений.

Сонохимический синтез MOF

Ультразвуковое облучение и тем самым кавитация хорошо известны своим уникальным воздействием на химические реакции, известные как Sonochemistry, Бурная имплозия кавитационных пузырьков создает локализованные горячие точки с чрезвычайно высокими переходными температурами (5000 K), давлениями (1800 атм) и скоростью охлаждения (10^{10 Лет}Канзас^-1), а также ударные волны и возникающие жидкие струи. В этих кавитационные горячие точки, зарождение и рост кристаллов, например, путем созревания Оствальда, индуцируются и поощряются. Однако размер частиц ограничен, так как эти горячие точки характеризуются экстремальными скоростями охлаждения, что означает, что температура реакционной среды падает в миллисекундах.
Известно, что ультразвук синтезирует MOF быстро под мягкий условия процесса, такие как Без растворителей, в комнатная температура и под давление внешней среды, Исследования показали, что MOF могут быть произведены рентабельно В высокий урожай через сонохимический маршрут. Наконец, сонохимический синтез MOF является зеленый, экологически чистый метод.

Подготовка MOF-5

В исследовании Wang et al (2011), Zn₄O [1,4-бензолдикарбоновой]₃ был синтезирован через сонохимический маршрут. 1,36 г H₂BDC и 4,84 г Zn (NO₃)₂· 6H₂O были нерастворимы в 160 мл DMF. Затем к смеси под ультразвуковым облучением добавляли 6,43 г TEA. Через 2 ч бесцветный осадок собирали фильтрованием и промывали ДМФ. Твердое вещество сушат при 90 ° С в вакууме и затем хранят в вакуумном эксикаторе.

Получение микропористой MOF Cu₃(BTC)₂

Li et al. (2009) сообщают об эффективном ультразвуковом синтезе трехмерного (трехмерного) металлоорганического каркаса (MOF) с 3-D каналами, такими как Cu₃(BTC)₂ (HKUST-1, BTC = бензол-1,3,5-трикарбоксилат). Реакция ацетата меди и H₃BTC в смешанном растворе DMF / EtOH / H₂O (3: 1: 2, об. / Об.) При ультразвуковом облучении при температура окружающей среды а также атмосферное давление для короткое время реакции (5-60 мин) получали Cu₃(BTC)₂ В высокий урожай (62.6-85.1%). Эти Cu₃(BTC)₂ нанокристаллы имеют размеры диапазона размеров 10-200 нм, которые меньше чем те, которые синтезируются с использованием обычного сольвотермического метода. Не было существенных различий в физико-химических свойствах, таких как площадь поверхности по БЭТ, объем пор и емкость для хранения водорода, между Cu₃(BTC)₂ нанокристаллов, полученных с использованием ультразвукового метода, и микрокристаллов, полученных с использованием улучшенного сольвотермического метода. По сравнению с традиционными методами синтеза, такими как метод диффузии растворителя, гидротермальные и сольвотермические методы, ультразвуковой метод для построения пористых МФ был найден высоко эффективное а также более экологично,

Получение одномерного Mg (II) MOF

Tahmasian et al. (2013 год) сообщают о эффективное, бюджетный, а также Не вредит окружающей среде маршрут для получения трехмерной надмолекулярной металлоорганической структуры (MOF) на основе MgII, {[Mg (HIDC) (H₂О)₂] ⋅1.5H₂}_N (H3L = 4,5-имидазолдикарбоновая кислота) с использованием ультразвукового способа.
Наноструктурированный {[Mg (HIDC) (H₂О)₂] ⋅1.5H₂}_N была синтезирована с помощью следующих сонохимический маршрут. Для получения наноразмерного {[Mg (HIDC) (H2O) 2] ⋅ 1,5H₂O} n (1), 20 мл раствора лиганда H₃IDC (0,05 М) и гидроксид калия (0,1 М) помещали ультразвуковой зонд высокой плотности с максимальной выходной мощностью 305 Вт. В этот раствор по каплям добавляли 20 мл водного раствора нитрата магния (0,05 М). Полученные осадки отфильтровывают, промывают водой и этанолом и сушат на воздухе (т. Пл. 300ºC (найдено: C, 24,84, H, 3,22, N, 11,67%). ИК (см^-1) выбранные полосы: 3383 (w), 3190 (w), 1607 (br), 1500 (m), 1390 (s), 1242 (m), 820 (m), 652 (m)).
Для изучения влияния концентрации исходных реагентов на размер и морфологию наноструктурированного соединения вышеуказанные процессы проводили при следующем концентрационном состоянии исходных реагентов: [HL2-] = [Mg2 +] = 0,025 М.

Sono-Синтез флуоресцентных микропористых MOF

Qiu et al. (2008) нашел сонохимический маршрут для быстрого синтеза флуоресцентного микропористого MOF, Zn₃(BTC)₂No12H₂O (1) и селективное зондирование органоаминов с использованием нанокристаллов 1. Результаты показывают, что ультразвуковые Синтез представляет собой простой, эффективный, недорогой и экологически чистый подход к наномасштабным MOF.
MOF 1 синтезировали с использованием ультразвукового метода при окружающий температуры и атмосферный давление для разных времен реакции 5, 10, 30 и 90 мин соответственно. Был также проведен контрольный эксперимент по синтезу соединения 1 с использованием гидротермального метода, и структуры были подтверждены ИК, элементным анализом и анализом Ритвельда образцов порошковой рентгенограммы (XRD) с использованием WinPLOTR и Fullprof^{13 Год}, Удивительно, что реакция дигидрата ацетата цинка с бензол-1,3,5-трикарбоновой кислотой (H₃BTC) в 20% этанола в воде (об. / Об.) При ультразвуковом облучении при комнатной температуре и давлении в течение 5 мин давали 1 в замечательном высокий урожай (75,3%, в пересчете на H₃BTC). Кроме того, выход 1 увеличивался постепенно с 78,2% до 85,3% с увеличением времени реакции от 10 до 90 мин. Этот результат показывает, что быстрый синтез MOF могут быть реализованы в значительном высокий урожай используя ультразвуковой метод. По сравнению с гидротермальным синтезом того же соединения MOF 1, которое проводят при 140 ° C при высоком давлении в течение 24 часов, 12 ультразвуковой синтез оказывается высокоэффективным методом с высоким выходом и бюджетный,
Поскольку продукт не был получен путем смешивания ацетата цинка с H3BTC в той же реакционной среде при температуре и давлении окружающей среды в отсутствие ультразвука, разрушение ультразвуком должны играть важный роль при формировании MOF 1.

Ультразвуковые процессы: из лаборатория в промышленные Масштаб

Сонохимические оборудование

Hielscher Ultrasonics имеет многолетний опыт в разработке и производстве мощных и надежных ультразвуковых и сонохимических реакторов. Hielscher покрывает ваши требования к приложениям широким спектром ультразвуковых устройств – от небольших лабораторные приборы над стендовая а также пилот Ультразвуковые приборы,промышленные системы для сонохимического производства в промышленном масштабе. Большое разнообразие сонотродов, усилителей, реакторов, проточных ячеек, коробок шумоподавления и аксессуаров позволяет настроить оптимальную настройку для вашего сонохимический реакция. Ультразвуковые приборы Hielscher очень крепкий, построенный для 24/7 операции и нужно только очень небольшое обслуживание.