Ултразвучна влажна преципитација пруских плавих нанокуба

Пруско плаво или хексацијаноферат гвожђа је нано-структурирани метални органски оквир (МОФ), који се користи у производњи натријум-јонских батерија, биомедицини, мастилима и електроници. Ултразвучна влажна хемијска синтеза је ефикасан, поуздан и брз пут за производњу пруских плавих нанокоцки и аналога пруске плаве боје као што су бакар хексацијаноферат и никл хексацијаноферат. Ултразвучно преципитиране пруске плаве наночестице карактерише уска дистрибуција величине честица, моно-дисперзност и висока функционалност.

Аналоги пруске плаве и хексацијаноферата

Пруски плави или гвожђе хексацијаноферати се широко користе као функционални материјал за пројектовање електрохемијских апликација и за производњу хемијских сензора, електрохромских дисплеја, мастила и премаза, батерија (натријум-јонске батерије), кондензатора и суперкондензатора, материјала за складиштење катјона као што су за Х+ или Цс+, катализатори, тераностици и други. Због своје добре редокс активности и високе електрохемијске стабилности, пруска плава је метално-органска структура (МОФ) која се широко користи за модификацију електрода.
Поред разних других примена, пруска плава и њени аналози бакар хексацијаноферат и никл хексацијаноферат се користе као мастила у боји плаве, црвене и жуте боје.
Огромна предност пруских плавих наночестица је њихова безбедност. Наночестице пруске плаве су потпуно биоразградиве, биокомпатибилне и одобрене од стране ФДА за медицинску примену.

Сонохемијска синтеза пруских плавих нанокуба

Синтеза наночестица пруске плаве? хексацијаноферита је реакција хетерогене влажно-хемијске преципитације. Да би се добиле наночестице са уском дистрибуцијом величине честица и монодисперзношћу, потребан је поуздан пут преципитације. Ултразвучна преципитација је добро позната по поузданој, ефикасној и једноставној синтези висококвалитетних наночестица и пигмената као што су магнетит, цинк молибдат, цинк фосфомолибдат, разне наночестице језгра и љуске итд.

Путеви влажне хемијске синтезе за пруске плаве наночестице

Сонохемијски пут синтезе наночестица пруске плаве је ефикасан, лак, брз и еколошки прихватљив. Ултразвучна преципитација даје висококвалитетне пруске плаве нанокоцке, које се одликују уједначеном малом величином (око 5 нм), уском дистрибуцијом величине и монодисперзношћу.
Наночестице пруске плаве могу се синтетизовати различитим путевима преципитације са или без полимерних стабилизатора.
Избегавајући употребу стабилизационог полимера, пруске плаве нанокоцке могу се исталожити једноставним ултразвучним мешањем ФеЦл₃ и К₃[Фе(ЦН)₆] у присуству Х₂О₂.
Употреба сонохемије у овој врсти синтезе помогла је у добијању мањих наночестица (тј. величине 5 нм уместо величине ≈50 нм добијене без ултразвучне обраде). (Дакаро ет ал. 2018)

Студије случаја ултразвучне синтезе пруског плавог

Генерално, пруске плаве наночестице се синтетишу коришћењем методе ултразвука.
У овој техници, 0,05 М раствора К₄[Фе(ЦН)₆] се додаје у 100 мл раствора хлороводоничне киселине (0,1 мол/Л). Добијени К₄[Фе(ЦН)₆] водени раствор се држи на 40ºЦ током 5 х док се раствор обрађује соникацијом, а затим се остави да се охлади на собној температури. Добијени плави производ се филтрира и испере више пута дестилованом водом и апсолутним етанолом и на крају суши у вакуум пећници на 25ºЦ током 12 х.

Аналог хексацијаноферита бакра хексацијаноферит (ЦуХЦФ) је синтетизован следећим путем:
ЦуХЦФ наночестице су синтетизоване према следећој једначини:
Цу(БР₃)₃ + К₄[Фе(ЦН)₆] –> Cu₄[Фе(ЦН)₆] + КН0₃

ЦуХЦФ наночестице се синтетишу методом коју су развили Биони ет ал., 2007 [1]. Смеша од 10 мЛ 20 ммол Л^-1 К₃[Фе(ЦН)₆] + 0,1 мол Л^-1 Раствор КЦл са 10 мЛ 20 ммол Л^-1 ЦуЦл₂ + 0,1 мол Л^-1 КЦл, у боци за соникацију. Смеша је затим озрачена ултразвучним зрачењем високог интензитета у трајању од 60 минута, користећи титанијумску трубу директног урањања (20 кХз, 10 Вцм^-1) који је уроњен до дубине од 1 цм у раствор. Током мешања примећује се појава светло-браон наслага. Ова дисперзија се дијализује током 3 дана да би се добила веома стабилна дисперзија светлосмеђе боје.
(уп. Јассал ет ал. 2015)

Ву ет ал. (2006) синтетизовали су наночестице пруске плаве сонохемијским путем из К₄[Фе(ЦН)₆], у коме је Фе2+ настао разградњом [ФеИИ(ЦН)6]4− ултразвучним зрачењем у хлороводоничкој киселини; тхе Фе²⁺ је оксидован у Фе³⁺ да реагује са преосталим [ФеИИ(ЦН)₆]4− ions. The research group concluded that the uniform size distribution of synthesized Prussian blue nanocubes is caused by the effects ultrasonication. The FE-SEM image on the left shows sonochemically synthesized iron hexacyanoferrate nanocubes by Wu’s research group.

Синтеза великих размера: за припрему наночестица ПБ у великим размерама, ПВП (250 г) и К₃[Фе(ЦН)₆] (19,8 г) додато је у 2000 мЛ раствора ХЦл (1 М). Раствор је соникиран док не бистар, а затим стављен у пећницу на 80°Ц да би се постигла реакција старења током 20-24 сата. Смеша је затим центрифугирана на 20.000 рпм током 2 сата за сакупљање ПБ наночестица. (Безбедносна напомена: Да би се избацио сваки створени ХЦН, реакција треба да се спроведе у хауби).

Ултразвучне сонде и сонохемијски реактори за синтезу пруског плавог

Хиелсцхер Ултрасоницс је произвођач ултразвучне опреме високих перформанси са дугогодишњим искуством која се користи широм света у лабораторијама и индустријској производњи. Сонохемијска синтеза и преципитација наночестица и пигмената је захтевна примена која захтева ултразвучне сонде велике снаге које генеришу константне амплитуде. Сви Хиелсцхер ултразвучни уређаји су дизајнирани и произведени да раде 24/7 под пуним оптерећењем. Ултразвучни процесори су доступни од компактних лабораторијских ултразвучних уређаја од 50 вати до моћних инлине ултразвучних система од 16.000 вати. Велики избор бустер труба, сонотрода и проточних ћелија омогућавају индивидуално подешавање сонохемијског система у складу са претходницима, путањом и финалним производом.
Hielscher Ultrasonics manufactures high-performance ultrasonic probes that can specifically set to deliver the full spectrum of very mild to very high amplitudes. If your sonochemical application requires unusual specifications (e.g., very high temperatures), customized ultrasonic sonotrodes are available. The robustness of Hielscher’s ultrasonic equipment allows for 24/7 operation at heavy duty and in demanding environments.

Сонохемијска серија и инлине синтеза

Хиелсцхер ултразвучне сонде се могу користити за серијски и континуирани инлине соникацију. У зависности од запремине реакције и брзине реакције, ми ћемо вам препоручити најприкладније ултразвучно подешавање.

Ултразвучне сонде и сонореактори за било коју запремину

Асортиман производа Хиелсцхер Ултрасоницс покрива читав спектар ултразвучних процесора од компактних лабораторијских ултрасоникатора преко стоних и пилот система до потпуно индустријских ултразвучних процесора са капацитетом за обраду камиона на сат. Комплетан асортиман производа нам омогућава да вам понудимо најприкладнију ултразвучну опрему за ваше течности, капацитет процеса и производне циљеве.

Прецизно контролисане амплитуде за оптималне резултате

Сви Хиелсцхер ултразвучни процесори су прецизно контролисани и тиме поуздани радни коњи. Амплитуда је један од кључних параметара процеса који утичу на ефикасност и ефективност сонохемијски и сономеханички изазваних реакција. Алл Хиелсцхер Ултрасоницс’ processors allow for the precise setting of the amplitude. Sonotrodes and booster horns are accessories that allow to modify the amplitude in an even wider range. Hielscher’s industrial ultrasonic processors can deliver very high amplitudes and deliver the required ultrasonic intensity for demanding applications. Amplitudes of up to 200µm can be easily continuously run in 24/7 operation.
Прецизна подешавања амплитуде и трајно праћење параметара ултразвучног процеса путем паметног софтвера дају вам могућност да синтетишете своје пруске плаве нанокоцке и аналоге хексацијаноферата под најефикаснијим ултразвучним условима. Оптимална соникација за најефикаснију синтезу наночестица!
The robustness of Hielscher’s ultrasonic equipment allows for 24/7 operation at heavy duty and in demanding environments. This makes Hielscher’s ultrasonic equipment a reliable work tool that fulfils your sonochemical process requirements.

Највиши квалитет – Дизајниран и произведен у Немачкој

As a family-owned and family-run business, Hielscher prioritizes highest quality standards for its ultrasonic processors. All ultrasonicators are designed, manufactured and thoroughly tested in our headquarter in Teltow near Berlin, Germany. Robustness and reliability of Hielscher’s ultrasonic equipment make it a work horse in your production. 24/7 operation under full load and in demanding environments is a natural characteristic of Hielscher’s high-performance ultrasonic probes and reactors.

Табела у наставку даје вам индикацију приближних капацитета обраде наших ултразвучних апарата: