Ултразвучна припрема метално-органских оквира (МОФ)

• Метално-органски оквири су једињења формирана од металних јона и органских молекула тако да се ствара једно-, дво- или тродимензионални хибридни материјал. Ове хибридне структуре могу бити порозне или непорозне и нуде многоструке функционалности.
• Сонохемијска синтеза МОФ-а је обећавајућа техника јер се метал-органски кристали производе веома ефикасни и еколошки прихватљиви.
• Ултразвучна производња МОФ-а може се линеарно повећати од припреме малих узорака у лабораторији до пуне комерцијалне производње.

метало-органски оквири

Кристални метал-органски оквири (МОФ) спадају у категорију порозних материјала високог потенцијала, који се могу користити у складиштењу гаса, адсорпцији/сепарацији, катализи, као адсорбенти, у магнетизму, дизајну сензора и испоруци лекова. МОФ се обично формирају самосастављањем где се секундарне грађевинске јединице (СБУ) повезују са органским одстојницима (лиганди) како би се створиле сложене мреже. Органски одстојници или метални СБУ се могу модификовати како би се контролисала порозност МОФ-а, што је кључно у погледу његових функционалности и његове корисности за посебне примене.

Сонохемијска синтеза МОФ-а

Ultrazvučno zračenje i time generisana kavitacija su dobro poznati po svojim jedinstvenim efektima na hemijske reakcije, poznate kao sonohemija. Nasilna implozija kavitacijskih mehurića stvara lokalizovane vruće tačke sa izuzetno visokim prolaznim temperaturama (5000 K), pritiscima (1800 atm) i brzinama hlađenja (10¹⁰Кс^-1), kao i udarne talase i rezultirajuće tečne mlazeve. Na ovim kavitacionim žarištima, kristalna nukleacija i rast, npr. Ostvald sazrevanje, se indukuje i promoviše. Međutim, veličina čestica je ograničena jer se te vruće tačke odlikuju ekstremnim brzinama hlađenja, što znači da temperatura reakцionog medijuma pada u milisekundama.
Poznato je da ultrazvuk brzo sintetiše MOF-ove u blagim uslovima procesa, kao što su bez rastvarača, na sobnoj temperaturi i pod pritiskom okoline. Studije su pokazale da se MOF-ovi mogu proizvoditi ekonomično pri visokom prinosu putem sonohemijskog puta. Konačno, sonohemijska sinteza MOF-ova je zelena, ekološki prihvatljiva metoda.

Припрема МОФ-5

У студији Ванг ет ал (2011), Зн₄О[1,4-бензендикарбоксилат]₃ sintetizovana je sonohemijskim putem. 1.36g H₂БДЦ и 4,84 г Зн (НО₃)₂·6Х₂О су првобитно растворени у 160 мЛ ДМФ. Затим је 6,43 г ТЕА додато у смешу под ултразвучним зрачењем. После 2 х безбојни талог је сакупљен филтрацијом и испран са ДМФ. Чврста супстанца је осушена на 90°Ц у вакууму и затим ускладиштена у вакуум ексикатору.

Припрема микропорозног МОФ Цу₃(БТЦ)₂

Ли ет ал. (2009) извештавају о ефикасној ултразвучној синтези тродимензионалног (3-Д) метал-органског оквира (МОФ) са 3-Д каналима, као што је Цу₃(БТЦ)₂ (ХКУСТ-1, БТЦ = бензен-1,3,5-трикарбоксилат). Реакција бакровог ацетата и Х₃БТЦ у мешаном раствору ДМФ/ЕтОХ/Х₂О (3:1:2, в/в) под ултразвучним зрачењем на температура околине и атмосферски притисак за кратко време реакције (5–60 мин) дали су Цу₃(БТЦ)₂ Ин Висок принос (62,6–85,1%). Ове Цу₃(БТЦ)₂ нано-кристали имају димензије у распону величина од 10-200 нм, што је много мањи од оних синтетизованих коришћењем конвенционалне солвотермалне методе. Није било значајних разлика у физичко-хемијским својствима, нпр. БЕТ површина, запремина пора и капацитет складиштења водоника, између Цу₃(БТЦ)₂ нано-кристали припремљени ултразвучном методом и микрокристали добијени применом побољшане солвотермалне методе. У поређењу са традиционалним синтетичким техникама, као што су техника дифузије растварача, хидротермалне и солвотермалне методе, ултразвучна метода за конструкцију порозних МОФ-а је веома Ефикасно и еколошки прихватљивији.

Припрема једнодимензионалног Мг(ИИ) МОФ-а

Тахмасиан ет ал. (2013) извештај ан Ефикасно, ниске цене, и еколошки пут за производњу 3Д супрамолекуларног метал-органског оквира (МОФ) заснованог на МгИИ, {[Мг(ХИДЦ)(Х₂О)₂]⋅1.5Х₂О}_Н (Х3Л = 4,5-имидазол-дикарбоксилна киселина) коришћењем ултразвучног пута.
Наноструктурирани {[Мг(ХИДЦ)(Х₂О)₂]⋅1.5Х₂О}_Н sintetizovana je sledećim sonohemijskim putem. Za pripremu nanosized {[Mg (HIDC) (H2O) 2]⋅1.5H₂О}н (1), 20 мЛ раствора лиганда Х₃IDC (0.05M) and potassium hydroxide (0.1 M) was positioned a high-density ultrasonic probe with a maximum power output of 305 W. Into this solution 20 mL of an aqueous solution of magnesium nitrate (0.05M) was added dropwise. The obtained precipitates were filtered off, washed with water andethanol, and air-dried (m.p.> 300ºC. (Found: C, 24.84; H, 3.22; N, 11.67%.). IR (cm^-1) одабрани бендови: 3383 (ш), 3190 (ш), 1607 (бр), 1500 (м), 1390 (с), 1242 (м), 820 (м), 652 (м)).
За проучавање утицаја концентрације почетних реагенаса на величину и морфологију наноструктурисаног једињења, наведени процеси су рађени под следећим условима концентрације почетних реагенса: [ХЛ2−] = [Мг2+] = 0,025 М.

Соно-синтеза флуоресцентних микропорозних МОФ-а

Qiu et al. (2008) sonohemijski put za brzu sintezu fluorescentnih mikroporoznih MOF, Zn₃(БТЦ)₂⋅12Х₂O (1) i selektivno očitavanje organoamina pomoću nanokristala 1. Rezultati otkrivaju da je ultrazvučna sinteza jednostavan, efikasan, jeftin i ekološki prihvatljiv pristup nanoskalnim MOF-ovima.
MOF 1 je sintetizovan ultrazvučnom metodom na temperaturi okoline i atmosferskom pritisku za različita vremena reakcije od 5, 10, 30 i 90 min, respektivno. Kontrolni eksperiment je takođe sproveden za sintezu jedinjenja 1 korišćenjem hidrotermalne metode, a strukture su potvrđene IR, elementarnom analizom i Rietveld analizom praha Ks-zraka difrakcije (KSRD) obrazaca koristeći VinPLOTR i Fullprof¹³. Изненађујуће, реакција цинк ацетата дихидрата са бензен-1,3,5-трикарбоксилном киселином (Х₃BTC) u 20% etanola u vodi (v / v) pod ultrazvučnim zračenjem na temperaturi okoline i pritiskom za 5 min dao 1 u izuzetno visokom prinosu (75,3%, na osnovu H₃BTC). Takođe, prinos 1 se postepeno povećavao sa 78,2% na 85,3% sa povećanjem vremena reakcije sa 10 na 90 min. Ovaj rezultat sugeriše da se brza sinteza MOF-a može realizovati u značajno visokom prinosu pomoću ultrazvuka. U poređenju sa hidrotermalnom sintezom istog jedinjenja MOF 1, koja se izvodi na 140 ° C pod visokim pritiskom tokom 24 sata, ultrazvučna sinteza je utvrđena kao visoko efikasna metoda sa visokim prinosom i niskom cenom.
Pošto nijedan proizvod nije dobijen mešanjem cink acetata sa H3BTC u istom reakцionom medijumu na temperaturi okoline i pritisku u odsustvu ultrazvuka, može se zaključiti da ultrazvučnost igra važnu ulogu tokom formiranja MOF 1.
 

Laka sinteza supramolekularnih struktura pomoću ultrazvuka – Прочитајте више!

Pronađite najbolju Sonohemijsku opremu za vaš proces!

Хиелсцхер Ултрасоницс има дугогодишње искуство у дизајну и производњи моћних и поузданих ултрасоникатора и сонохемијских реактора. Хиелсцхер покрива ваше захтеве апликације са својим широким спектром ултразвучних уређаја – од малих лабораторијски уређаји преко Бенцх-Топ и пилот ултразвучни апарати до потпуногиндустријских система za sonohemijsku proizvodnju u komercijalnim razmerama. Veliki izbor sonotroda, bustera, reaktora, protočnih ćelija, kutija za poništavanje buke i pribora omogućavaju konfigurisanje optimalnog podešavanja za vašu sonohemijsku reakciju. Hielscher zvučni uređaji su veoma robusni, izgrađeni za rad KSNUMKS / KSNUMKS i potrebno im je samo vrlo malo održavanja.