Metal-Organik Çerçevelerin (MOF'lar) Ultrasonik Hazırlanması
- Metal-Organik Çerçeveler, metal iyonları ve organik moleküllerden oluşan bileşiklerdir, böylece bir, iki veya üç boyutlu bir hibrit malzeme oluşturulur. Bu hibrit yapılar gözenekli veya gözeneksiz olabilir ve çeşitli işlevler sunar.
- MOF'ların sonokimyasal sentezi, metal-organik kristaller çok verimli ve çevre dostu olarak üretildiği için umut verici bir tekniktir.
- MOF'ların ultrasonik üretimi, laboratuvarda küçük numunelerin hazırlanmasından tam ticari üretime kadar doğrusal olarak ölçeklendirilebilir.
Metal-Organik Çerçeveler
Kristalin metal-organik çerçeveler (MOF'lar), gaz depolama, adsorpsiyon / ayırma, kataliz, adsorban olarak, manyetizma, sensör tasarımı ve ilaç dağıtımında kullanılabilen yüksek potansiyelli gözenekli malzemeler kategorisine girer. MOF'lar tipik olarak, ikincil yapı birimlerinin (SBU'lar) karmaşık ağlar oluşturmak için organik ara parçalarla (ligandlar) bağlandığı kendi kendine montaj ile oluşturulur. Organik ara parçalar veya metalik SBU'lar, MOF'un gözenekliliğini kontrol etmek için değiştirilebilir, bu da işlevselliği ve belirli uygulamalar için kullanışlılığı açısından çok önemlidir.
MOF'ların Sonokimyasal Sentezi
Ultrasonik ışınlama ve bu şekilde üretilen Kavitasyon olarak bilinen kimyasal reaksiyonlar üzerindeki benzersiz etkileri ile bilinir. Sono-kimya. Kavitasyon kabarcıklarının şiddetli patlaması, son derece yüksek geçici sıcaklıklara (5000 K), basınçlara (1800 atm) ve soğutma hızlarına (1010Ks (Türkçe)-1) yanı sıra şok dalgaları ve ortaya çıkan sıvı jetleri. Bu kavitasyonel sıcak noktalar, kristal çekirdeklenme ve büyüme, örneğin Ostwald olgunlaşması ile indüklenir ve teşvik edilir. Bununla birlikte, parçacık boyutu sınırlıdır, çünkü bu sıcak noktalar aşırı soğutma hızları ile karakterize edilir, bu da reaksiyon ortamının sıcaklığının milisaniyeler içinde düştüğü anlamına gelir.
Ultrasonun MOF'ları sentezlediği bilinmektedir hızla altında Hafif gibi proses koşulları solvent içermezda oda sıcaklığı ve altında Ortam basıncı. Çalışmalar, MOF'ların üretilebileceğini göstermiştir Uygun maliyetli da yüksek verim sonokimyasal yol üzerinden. Son olarak, sonokimyasal MOF'ların sentezi bir yeşil, çevre dostu bir yöntem.
MOF-5'in Hazırlanması
Wang ve arkadaşlarının (2011) çalışmasında, Zn4O [1,4-benzendikarboksilat]3 aracılığıyla sentezlendi sonokimyasal rota. 1.36g H2BDC ve 4.84g Zn (HAYIR3)26 saat2O, 160 mL DMF'de inilital olarak çözüldü. Daha sonra ultrasonik ışınlama altında karışıma 6.43g ÇAY ilave edildi. 2 saat sonra renksiz çökelti filtrasyon ile toplandı ve DMF ile yıkandı. Katı, 90 ° C'de vakumda kurutuldu ve daha sonra bir vakumlu desikatörde saklandı.
Mikro gözenekli MOF Cu'nun hazırlanması3(BTC)2
Li ve ark. (2009), Cu gibi 3 boyutlu kanallarla üç boyutlu (3 boyutlu) metal-organik çerçevenin (MOF) verimli ultrasonik sentezini rapor etmektedir.3(BTC)2 (HKUST-1, BTC = benzen-1,3,5-trikarboksilat). Bakır asetat ve H'nin reaksiyonu3DMF/EtOH/H'nin karışık bir çözeltisinde BTC2O (3:1:2, v/v) ultrasonik ışınlama altında Ortam sıcaklığı ve atmosferik basınç için kısa reaksiyon süreleri (5-60 dakika) Cu verdi3(BTC)2 İçinde yüksek verim (62.6–85.1%). Bu Cu3(BTC)2 Nano kristaller, 10-200 nm arasında bir boyut aralığına sahiptir, bu da çok Küçük geleneksel solvotermal yöntem kullanılarak sentezlenenlerden daha fazla. Cu arasında BET yüzey alanı, gözenek hacmi ve hidrojen depolama kapasitesi gibi fizikokimyasal özelliklerde önemli bir fark yoktu.3(BTC)2 ultrasonik yöntemle hazırlanan nano kristaller ve geliştirilmiş solvotermal yöntemle elde edilen mikro kristallerdir. Solvent difüzyon tekniği, hidrotermal ve solvotermal yöntemler gibi geleneksel sentetik tekniklerle karşılaştırıldığında, gözenekli MOF'ların inşası için ultrasonik yöntemin yüksek olduğu bulunmuştur. Verimli ve Daha çevre dostu.
Tek Boyutlu Mg(II) MOF'un Hazırlanması
Tahmasian ve ark. (2013) bir Verimli, Düşük maliyetlive Çevre dostu MgII, {[Mg(HIDC)(H]'ye dayalı bir 3D supramoleküler metal-organik çerçeve (MOF) üretme rotası2O)2]⋅1,5 saat2O}N (H3L = 4,5-imidazol-dikarboksilik asit) ultrasonik destekli bir yol kullanarak.
Nanoyapılı {[Mg(HIDC)(H2O)2]⋅1,5 saat2O}N aşağıdakiler aracılığıyla sentezlendi sonokimyasal rota. Nano boyutta {[Mg(HIDC)(H2O)2]⋅1.5H hazırlamak için2O}n (1), 20 mL ligand H çözeltisi3IDC (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) Seçilen bantlar: 3383 (G), 3190 (G), 1607 (BR), 1500 (M), 1390 (S), 1242 (M), 820 (M), 652 (M)).
Başlangıç reaktiflerinin konsantrasyonunun nanoyapılı bileşiğin boyutu ve morfolojisi üzerindeki etkisini incelemek için, yukarıdaki işlemler başlangıç reaktiflerinin aşağıdaki konsantrasyon koşulu altında yapıldı: [HL2-] = [Mg2+] = 0.025 M.
Floresan mikro gözenekli MOF'ların Sono-Sentezi
Qiu ve ark. (2008) bir sonokimyasal floresan mikro gözenekli MOF, Zn'nin hızlı sentezi için rota3(BTC)2⋅12H2O (1) ve 1'in nanokristalleri kullanılarak organoaminlerin seçici olarak algılanması. Sonuçlar, ultrasonik sentez nano ölçekli MOF'lara basit, verimli, düşük maliyetli ve çevre dostu bir yaklaşımdır.
MOF 1, ultrasonik yöntem kullanılarak bir ortam sıcaklık ve atmosferik Sırasıyla 5, 10, 30 ve 90 dakikalık farklı reaksiyon süreleri için basınç. Hidrotermal yöntem kullanılarak bileşik 1'i sentezlemek için bir kontrol deneyi de gerçekleştirildi ve yapılar, WinPLOTR ve Fullprof kullanılarak toz X-ışını kırınım (XRD) modellerinin IR, element analizi ve Rietveld analizi ile doğrulandı13. Şaşırtıcı bir şekilde, çinko asetat dihidratın benzen-1,3,5-trikarboksilik asit (H3BTC), ortam sıcaklığında ve 5 dakika boyunca basınçta ultrasonik ışınlama altında sudaki etanolün% 20'sinde (v / v) 1'i dikkat çekici bir şekilde verdi yüksek verim (u.3, H'ye göre3BTC) tarafından desteklenmektedir. Ayrıca, reaksiyon süresi 10'dan 90 dakikaya çıkarılarak 1'in verimi kademeli olarak x.2'den �.3'e yükseldi. Bu sonuç şunu göstermektedir ki Hızlı sentez MOF'un önemli ölçüde gerçekleştirilebilir. yüksek verim ultrasonik yöntem kullanarak. 24 saat boyunca yüksek basınçta 140 ° C'de gerçekleştirilen aynı bileşik MOF 1'in hidrotermal sentezi ile karşılaştırıldığında,12 ultrasonik sentezin yüksek verim ile oldukça verimli bir yöntem olduğu bulunmuştur ve Düşük maliyetli.
Ultrason yokluğunda aynı reaksiyon ortamında aynı reaksiyon ortamında çinko asetat ile H3BTC karıştırılarak herhangi bir ürün elde edilmediğinden, Sonikasyon bir oynamalısınız önemli MOF'un oluşumu sırasındaki rolü 1.
Ultrasonik işlemler: İtibaren laboratuvar Hedef Endüstriyel Ölçeklemek
sonokimyasal ekipman
Hielscher Ultrasonics, güçlü ve güvenilir ultrasonicators ve sonochemical reaktörlerin tasarımı ve üretiminde uzun süreli deneyime sahiptir. Hielscher, geniş ultrasonik cihaz yelpazesi ile uygulama gereksinimlerinizi karşılar – Küçükten Laboratuvar cihazları üzerinde bench-top ve pilot ultrasonicators kadar tam-Endüstriyel Sistemler ticari ölçekte sonokimyasal üretim için. Çok çeşitli sonotrodlar, güçlendiriciler, reaktörler, akış hücreleri, gürültü engelleme kutuları ve aksesuarlar, sizin için en uygun kurulumu yapılandırmanıza olanak tanır. sonokimyasal tepkime. Hielscher'ın ultrasonik cihazları çok Sağlam, için üretildi 24/7 operasyon ve sadece çok az bakım gerektirir.
Metal-Organik Framworks, sonokimyasal yolla etkili bir şekilde sentezlenebilir
ultrasonikatör UIP1000hd sonokimyasal reaktör ile
Literatür/Referanslar
- Dey, Chandan; Kundu,Tanay; Biswal, Bişnu P.; Mallick, Arijit; Banerjee, Rahul (2014): Kristalin metal-organik çerçeveler (MOF'lar): sentezi, yapısı ve işlevi. Acta Crystallographica Bölüm B 70, 2014. 3-10.
- Haşimi, Lida; Morsali, Ali; Yılmaz, Veysel T.; Büyükgüngör, Orhan; Khavasi, Hamid Reza; Aşuri, Fateme; Bagherzadeh, Mücteba (2014): İki nano boyutlu kurşun(II) metal-organik çerçevenin sonokimyasal sentezleri; Kurşun (II) oksit nanopartiküllerinin katalizi ve hazırlanması için uygulama. Moleküler Yapı Dergisi 1072, 2014. 260-266.
- Li, Zong-Qun; Qiu, Ling-Guang; Xu, Tao; Wu, Yun; Wang, Wei; Wu, Zhen-Yu; Jiang, Xia (2009): Mikro gözenekli metal-organik çerçeve Cu3(BTC)2'nin ortam sıcaklığı ve basıncında ultrasonik sentezi: Verimli ve çevre dostu bir yöntem. Malzeme Mektupları 63/1, 2009. 78-80.
- Qiu, Ling-Guang; Li, Zong-Qun; Wu, Yun; Wang, Wei; Xu, Tao; Jiang, Xia (2008): Ultrasonik bir yöntemle mikro gözenekli bir metal-organik çerçevenin nanokristallerinin kolay sentezi ve organoaminlerin seçici algılanması. Kimyasal İletişim 2008, 3642–3644.
- Hisse senedi, Norbert; Biswas, Syam (2012): Metal-Organik Çerçevelerin (MOF'lar) Sentezi: Çeşitli MOF Topolojilerine, Morfolojilerine ve Kompozitlerine Giden Yollar. Kimyasal İnceleme 112/2, 2012. 933–969.
- Suslick, Kenneth S. (ed.) (1988): Ultrason: Kimyasal, Fiziksel ve Biyolojik Etkileri. VCH: Weinheim, Almanya. 1988.
- Tahmasyan, Arineh; Morsali, Ali; Joo, Sang Woo (2013): Tek Boyutlu Mg(II) Metal-Organik Çerçevenin Sonokimyasal Sentezleri: MgO Tek Boyutlu Nanoyapının Hazırlanması İçin Yeni Bir Öncü. Nanomalzemeler Dergisi 2013.
- Thompson, Joshua A.; Chapman, Karena W.; Koros, William J.; Jones, Christopher W.; Nair, Sankar (2012): ZIF-8 nanopartiküllerinin sonikasyona bağlı Ostwald olgunlaşması ve ZIF-8 / polimer kompozit membranların oluşumu. Mikro Gözenekli ve Mezo Gözenekli Malzemeler 158, 2012. 292-299.
- Wang, LiPing; Xiao, Çöp Kutusu; Wang, GongYing; Wu, JiQian (2011): Metal-organik çerçeve Zn ile katalize edilen polikarbonat diol sentezi4O[CO2-C6H4-CO2]3. Bilim Çin Kimya 54/9, 2011. 1468-1473.