Hielscher ultraljud teknik

Ultraljud Framställning av metal-organic frame (kallade MOFs)

  • Metall-organiska ramverk är föreningar bildade av metall joner och organiska molekyler så att en en-, två eller tre-dimensionell hybrid material skapas. Dessa hybrid strukturer kan vara porösa eller icke-porösa och erbjuder mångfaldiga funktioner.
  • Den sonochemical syntesen av MOFs är en lovande teknik som metall-organiska kristaller produceras mycket effektiv och miljö vänlig.
  • Ultraljud produktionen av MOFs kan linjärt skalas upp från beredning av små prover i labbet till full kommersiell produktion.

Metal-organiska ramverk

Kristallint metall-organiska ramverk (MOFs) faller inom kategorin hög potential porösa material, som kan användas i gas lagring, adsorption/separation, katalys, som adsorbenter, i magnetism, sensor design, och Drug leverans. MOFs är typiskt bildas av själv montering där sekundära byggnads enheter (SBUs) få i samband med organiska distansörer (ligander) för att skapa komplexa nätverk. De organiska distanser eller metallisk SBUs kan ändras för att kontrol lera porositet av MOF, vilket är avgörande när det gäller dess funktioner och dess användbarhet för särskilda tillämpningar.

Sonochemical syntes av MOFs

Ultraljud bestrålning och därmed genereras kavitation är väl kända för sina unika effekter på kemiska reaktioner, så kallade sonochemistry. Den våldsamma implosion av kavitation bubblor genererar lokaliserade hot spots med mycket höga transienta temperaturer (5000 K), tryck (1800 ATM), och kylande hastigheter (1010Ks-1), samt chock vågor och resulterande vätske strålar. Vid dessa cavitational hot spots, kristall kärn bildning och tillväxt, e.g. vid Ostwald mognad, framkallas och främjas. Partikel storleken är dock begränsad eftersom de aktiva fläckarna kännetecknas av extrema kylnings hastigheter, vilket innebär att reaktions mediets temperatur sjunker inom millisekunder.
Ultraljud är känt för att syntetisera MOFs Snabbt under Mild process förhållanden, t. ex. utan lösnings medelRumstemperatur och under omgivnings tryck. Studier har visat att MOFs kan produceras KostnadseffektivtHögt utbyte via sonochemical rutt. Slutligen sonokemisk syntesen av MOFs är en Grön, miljö vänlig metod.

Beredning av MOF-5

I studien av Wang et al (2011), Zn4O [1, 4-benzenedicarboxylate]3 syntetiserades via sonokemisk Rutt. Mer från 1,36 g H2BDC och 4.84 g Zn (nej3)2· 6H2O var inilially upplöst i 160mL DMF. Då 6.43 g TEA lades till blandningen under ultraljud bestrålning. Efter 2 timmar insamlades den färglösa fällningen genom filtrering och tvättades av DMF. Det fasta medlet torkades vid 90 ° c i vakuum och lagrades sedan i en vakuumexsickator.

Beredning av mikroporösa MOF cu3BTC2

Li et al. (2009) rapportera effektiv ultraljud syntes av tredimensionella (3-D) metal-Organic Framework (MOF) med 3-D-kanaler, såsom cu3BTC2 (HKUST-1, BTC = bensen-1, 3, 5-trikarboxylat). Reaktionen av koppar acetat och H3BTC i en blandad lösning av DMF/EtOH/H2O (3:1:2, v/v) under ultraljud bestrålning vid Omgivningstemperatur och Lufttrycket För korta reaktions tider (5 – 60 min) gav cu3BTC2 I Högt utbyte (62,6 – 85.1%). Dessa cu3BTC2 nanokristaller har dimensioner av ett storleks intervall på 10 – 200 nm, som är mycket Mindre än de syntetiseras med konventionell solvothermal metod. Det fanns inga signifikanta skillnader i fysikalisk-kemiska egenskaper, till exempel insats yta, porvolym och vätgaslagringskapacitet, mellan cu3BTC2 Nano-kristaller beredda med ultraljud metod och mikrokristaller erhålls genom att använda förbättrad solvothermal metod. Jämfört med traditionella syntetiska tekniker, såsom lösnings medels diffusion teknik, hydrotermiska och solvothermal metoder, ultraljud metod för byggandet av porösa MOFs konstaterades vara mycket Effektiv och miljö vänligare.

Beredning av en endimensionell mg (II) MOF

Tahmasian et al. (2013) rapporterar en Effektiv, låg kostnad, och miljövänlig rutt för att producera en 3D Supramolekylär metal-Organic Framework (MOF) baserat på MgII, {[mg (HIDC) (H2O2] ⋅ 1.5 h2ON (H3L = 4,5-Imidazol-dicarboxylic Acid) med hjälp av en ultraljud-Assisted rutt.
Nanostrukturerade {[mg (HIDC) (H2O2] ⋅ 1.5 h2ON syntetiseras via följande sonokemisk Rutt. För att förbereda nanosized {[mg (HIDC) (H2O) 2] ⋅ 1.5 H2O} n (1), 20 mL av en lösning av ligand H3IDC (0,05 M) och kaliumhydroxid (0,1 M) placerades i en ultraljudssond med en maximal uteffekt på 305 W. i denna lösning lades 20 mL vatten lösning av magnesium nitrat (0,05 M) till dropwise. De erhållna fälltates filtrerades bort, tvättas med vatten och lufttorkad (smält 300 > º C. (Hittade: C, 24,84; H, 3,22; N, 11,67%.). IR (cm-1) valda band: 3383 (w), 3190 (w), 1607 (br), 1500 (m), 1390 (s), 1242 (m), 820 (m), 652 (m)).
För att studera effekten av koncentrationen av initiala reagenser på storlek och morfologi av nanostrukturerade förening, ovanstående processer utfördes under följande koncentrations tillstånd av initiala reagenser: [HL2 −] = [Mg2 +] = 0,025 M.

Sono-syntes av fluorescerande mikroporösa MOFs

Qiu et al. (2008) hittade en sonokemisk för snabb syntes av fluorescerande mikroporös MOF, Zn3BTC2⋅ 12H2O (1) och selektiv avkänning av organoaminer med nanokristaler av 1. Resultaten avslöjar att ultraljud Syntes är en enkel, effektiv, låg kostnad, och miljö vänlig strategi för nanoskala MOFs.
MOF 1 syntetiserades med ultraljud metoden på en Omgivande temperatur och Atmosfäriska Tryck för olika reaktions tider på 5, 10, 30 respektive 90 min. Ett kontroll experiment utfördes också för att syntetisera sammansatta 1 med hjälp av Hydro termiska metoden, och strukturerna bekräftades av IR, elementär analys och Rietveld analys av pulvret X-ray diffraktion (XRD) mönster med hjälp av winplotr och fullprof13. Överraskande, reaktionen av zinkacetat dihydrat med benzen-1, 3, 5-tricarboxylic Acid (H3BTC) i 20% av etanol i vatten (v/v) under ultraljud bestrålning vid omgivnings temperatur och tryck för 5 min gav 1 i en anmärknings värt Högt utbyte (75,3%, baserat på H3BTC). Också, avkastningen på 1 ökade gradvis från 78,2% till 85,3% med att öka reaktions tiden från 10 till 90 min. Detta resultat tyder på att snabb syntes av MOF kan realiseras i en väsentligt Högt utbyte med ultraljud metod. Jämfört med hydrotermisk syntes av samma förening MOF 1, som utförs vid 140 ° c vid högt tryck för 24 h, 12 ultraljud syntes är en mycket effektiv metod med hög avkastning och låg kostnad.
Eftersom ingen produkt erhölls genom blandning av zinkacetat med H3BTC i samma reaktions medium vid omgivnings temperatur och-tryck i avsaknad av ultraljud, Ultraljudsbehandling måste spela en Viktigt roll under bildandet av MOF 1.

Hielscher levererar kraftfulla ultraljudsapparater från laboratorium till industriell skala (Klicka för att förstora!)

Ultraljudsprocesser: Från Labb till Industriell Skala

sonokemisk Equipment

Hielscher Ultrasonics har lång erfarenhet av konstruktion och tillverkning av kraftfulla och pålitliga ultrasonicators och sonochemical reaktorer. Hielscher täcker din ansökan krav med sitt breda spektrum av ultraljud enheter – från små Lab-enheter Över bänk skiva och Pilot ultrasonicators upp till full-industriella system för sonochemical produktion i kommersiell skala. Ett stort utbud av sonotrodes, booster, reaktorer, flöde celler, brus reducering lådor och tillbehör gör det möjligt att konfigurera den optimala installationen för din sonokemisk Reaktion. Hielschers Ultrasonic enheter är mycket Robust, byggd för Dygnet runt drift och behöver endast mycket lite underhåll.

Metal-Organic ramverk (MOFs) kan bildas under ultraljud bestrålning (Klicka för att förstora!)

Metall-organiska Framworks kan effektivt syntetiseras via sonochemical rutt

Informationsförfrågan




Notera vår Integritetspolicy.


UIP1000hd används för sonochemical syntesen av MOF-5 (Klicka för att förstora!)

ultraljud UIP1000hd med sonochemical reaktor

Litteratur / Referenser

  • Ulf, Söderby Kundu, Tanay; Biswal, Bishnu P.; Mallick, Arijit; Banerjee, Rahul (2014): Crystalline belägga med metall-organiska ramar (MOFs): syntes, strukturerar och fungerar. Acta Crystallographica avsnitt B 70, 2014. på 3-10.
  • Hashemi, lida; Morsali, Ali; Mer från Yilmaz, Veysel T.; Büyükgüngor, Orhan; Khavasi, Hamid Reza; Mer från ashouri, Fatemeh; Bagherzadeh, Mojtaba (2014): Sonochemical synteser av två nano-sized bly (II) metall-organiska ramverk; ansökan om katalys och beredning av bly (II) oxid nanopartiklar. Tidning molekyl struktur 1072, 2014. på 260-266.
  • Li, Zong-QUN; Qiu, Ling-Guang; Mer från Xu, Tao; Wu, Yun; Wang, Wei; Wu, Zhen-Yu; Jiang, Xia (2009): Ultraljud syntes av mikroporösa metall-organiska ramverket Cu3 (BTC) 2 vid omgivnings temperatur och tryck: en effektiv och miljö vänlig metod. Material brev 63/1, 2009. på 78-80.
  • Qiu, Ling-Guang; Li, Zong-QUN; Wu, Yun; Wang, Wei; Mer från Xu, Tao; Jiang, Xia (2008): Facile syntes av nanokristaler av en mikroporös metall-organisk ram med en ultraljud metod och selektiv avkänning av organoaminer. Kemisk kommunikation 2008, 3642 – 3644.
  • Lagerför, Norbert; Biswas, Syam (2012): Syntes av metall-organiska ramverk (MOFs): vägar till olika MOF-topologier, morfologier och kompositer. Kemisk granskning 112/2, 2012. 933 – 969.
  • Suslick, Kenneth S. (ED.) (1988): Ultraljud: dess kemiska, fysikaliska och biologiska effekter. VCH: Weinheim, Tyskland. på 1988.
  • Tahmasian, Arineh; Morsali, Ali; Joo, Sang Woo (2013): Sonochemical synteser av en endimensionell mg (II) metal-Organic Framework: en ny föregångare för beredning av MgO endimensionell Nanostruktur. Tidning nanomaterial 2013.
  • Mer från Thompson, Joshua A.; Chapman, karena W.; Koros, William J.; Jones, Christopher W.; Nair, Sankar (2012): ultraljudsbehandling-inducerad Ostwald mognaden av ZIF-8 nanopartiklar och bildandet av ZIF-8/polymer sammansatta membran. Mikroporösa och Mesoporösa material 158, 2012. på 292-299.
  • Wang, LiPing; Xiao, bin; Wang, GongYing; Wu, JiQian (2011): Syntes av polykarbonat diol katalyseras av metall-organiska ramverket Zn4O [CO2-C6H4-CO2]3. Vetenskap Kina kemi 54/9, 2011. på 1468-1473.

Kontakta oss / Fråga mer

Prata med oss ​​om dina behandlingsbehov. Vi kommer att rekommendera den mest lämpliga inställningar och processparametrar för ditt projekt.





Observera att våra Integritetspolicy.