Metall-organik ramkalarni ultratovush yordamida tayyorlash (MOFs)

• Metall-organik ramkalar - bu bir, ikki yoki uch o'lchovli gibrid materialni yaratish uchun metall ionlari va organik molekulalardan hosil bo'lgan birikmalar. Ushbu gibrid tuzilmalar gözenekli yoki g'ovak bo'lmagan bo'lishi mumkin va ko'p funktsional imkoniyatlarni taklif qiladi.
• MOFlarning sonokimyoviy sintezi istiqbolli texnikadir, chunki metall-organik kristallar juda samarali va atrof-muhitga zarar etkazmaydi.
• MOFlarning ultratovushli ishlab chiqarilishi laboratoriyada kichik namunalarni tayyorlashdan to to'liq tijorat ishlab chiqarishgacha chiziqli ravishda kengaytirilishi mumkin.

metall-organik ramkalar

Kristalli metall-organik ramkalar (MOF) yuqori potentsial g'ovakli materiallar toifasiga kiradi, ular gazni saqlash, adsorbsiya / ajratish, kataliz, adsorbent sifatida, magnitlanish, sensorni loyihalash va dori vositalarini etkazib berishda ishlatilishi mumkin. MOFlar odatda o'z-o'zini yig'ish yo'li bilan shakllanadi, bu erda ikkilamchi qurilish birliklari (SBU) murakkab tarmoqlarni yaratish uchun organik bo'shliqlar (ligandlar) bilan bog'lanadi. Organik ajratgichlar yoki metall SBUlar MOFning g'ovakligini nazorat qilish uchun o'zgartirilishi mumkin, bu uning funktsiyalari va muayyan ilovalar uchun foydaliligi uchun juda muhimdir.

MOFlarning sonokimyoviy sintezi

Ultrasonik nurlanish va shu bilan hosil qilingan kavitatsiya deb nomlanuvchi kimyoviy reaktsiyalarga noyob ta'siri bilan mashhur Sonokimyo. Kavitatsiya pufakchalarining kuchli portlashi o'ta yuqori vaqtinchalik haroratga (5000 K), bosimga (1800 atm) va sovutish tezligiga (10) ega bo'lgan mahalliy issiq nuqtalarni hosil qiladi.¹⁰Ks^-1) shuningdek, zarba to'lqinlari va natijada suyuqlik oqimi. Bularda kavitatsion issiq nuqtalarda kristall yadrolanishi va o'sishi, masalan, Ostvaldning pishishi bilan induktsiya qilinadi va rag'batlantiriladi. Biroq, zarrachalar hajmi cheklangan, chunki bu issiq nuqtalar haddan tashqari sovutish tezligi bilan tavsiflanadi, ya'ni reaksiya muhitining harorati millisekundlarga tushadi.
Ultratovush MOFlarni sintez qilish uchun ma'lum tez ostida yumshoq jarayon sharoitlari, masalan solventsiz, da xona harorati va ostida atrof-muhit bosimi. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, MOF ishlab chiqarilishi mumkin iqtisodiy jihatdan samarali da yuqori hosil sonokimyoviy yo'l orqali. Nihoyat, sonokimyoviy MOFlarning sintezi a yashil, ekologik toza usul.

MOF-5 ni tayyorlash

Vang va boshqalar (2011) tadqiqotida Zn₄O [1,4-benzendikarboksilat]₃ orqali sintez qilingan sonokimyoviy marshrut. 1,36 g H₂BDC va 4,84 g Zn (NO₃)₂·6H₂O 160 ml DMFda dastlab eritildi. Keyin ultratovushli nurlanish ostida aralashmaga 6,43 g TEA qo'shildi. 2 soatdan so'ng rangsiz cho'kma filtrlash orqali yig'ildi va DMF bilan yuvildi. Qattiq vakuumda 90 ° C da quritilgan va keyin vakuumli quritgichda saqlanadi.

Mikro gözenekli MOF Cu tayyorlash₃(BTC)₂

Li va boshqalar. (2009) Cu kabi 3-D kanallari bilan uch o'lchovli (3-D) metall-organik ramkaning (MOF) samarali ultratovush sintezi haqida hisobot beradi.₃(BTC)₂ (HKUST-1, BTC = benzol-1,3,5-trikarboksilat). Kupiratsetat va H ning reaksiyasi₃DMF / EtOH / H ning aralash eritmasida BTC₂da ultratovush nurlanish ostida O (3: 1: 2, v / v). atrof-muhit harorati va atmosfera bosimi uchun qisqa reaktsiya vaqtlari (5-60 min) Cu berdi₃(BTC)₂ In yuqori hosil (62,6–85,1%). Bu Cu₃(BTC)₂ nano-kristallarning o'lchamlari 10-200 nm oralig'ida bo'lib, ular juda katta. kichikroq an'anaviy solvotermik usul yordamida sintez qilinganlarga qaraganda. Cu o'rtasida fizik-kimyoviy xususiyatlarda, masalan, BET sirt maydoni, g'ovak hajmi va vodorod saqlash hajmida sezilarli farqlar yo'q edi.₃(BTC)₂ ultratovush usuli yordamida tayyorlangan nano-kristallar va takomillashtirilgan solvotermik usul yordamida olingan mikrokristallar. An'anaviy sintetik usullar, masalan, erituvchi diffuziya texnikasi, gidrotermal va solvotermal usullar bilan solishtirganda, gözenekli MOFlarni qurish uchun ultratovush usuli yuqori darajada ekanligi aniqlandi. Samarali va yanada ekologik toza.

Bir o'lchovli Mg(II) MOFni tayyorlash

Tahmasian va boshqalar. (2013) hisoboti Samarali, arzon, va ekologik toza MgII, {[Mg(HIDC)(H) asosida 3D supramolekulyar metall-organik ramka (MOF) ishlab chiqarish marshruti.₂O)₂]⋅1,5H₂O}_N (H3L = 4,5-imidazol-dikarboksilik kislota) ultratovush yordamida amalga oshiriladi.
Nanostrukturali {[Mg(HIDC)(H₂O)₂]⋅1,5H₂O}_N Quyidagilar orqali sintez qilingan sonokimyoviy marshrut. Nano o'lchamdagi {[Mg(HIDC)(H2O)2]⋅1,5H tayyorlash uchun₂O}n (1), 20 ml H ligand eritmasi₃IDC (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) tanlangan bantlar: 3383 (w), 3190 (w), 1607 (br), 1500 (m), 1390 (s), 1242 (m), 820 (m), 652 (m)).
Dastlabki reagentlar konsentratsiyasining nanostrukturali birikmaning oʻlchami va morfologiyasiga taʼsirini oʻrganish uchun yuqoridagi jarayonlar dastlabki reagentlarning quyidagi konsentratsiya sharoitida amalga oshirildi: [HL2−] = [Mg2+] = 0,025 M.

Floresan mikroporozli MOFlarning Sono-sintezi

Qiu va boshqalar. (2008) topildi a sonokimyoviy lyuminestsent mikroporozli MOF, Zn ni tez sintez qilish marshruti₃(BTC)₂⋅12 soat₂O (1) va nanokristallar yordamida organoaminlarni tanlab sezish 1. Natijalar shuni ko'rsatadiki, ultratovush sintez nano-miqyosdagi MOFlarga nisbatan oddiy, samarali, arzon va ekologik toza yondashuvdir.
MOF 1 ultratovush usuli yordamida sintez qilingan muhit harorat va atmosfera mos ravishda 5, 10, 30 va 90 daqiqali turli reaktsiya vaqtlari uchun bosim. Shuningdek, gidrotermal usul yordamida 1-birikmani sintez qilish uchun nazorat tajribasi o'tkazildi va tuzilmalar WinPLOTR va Fullprof yordamida IR, elementar tahlil va chang rentgen nurlari difraksiyasi (XRD) naqshlarining Rietveld tahlili bilan tasdiqlandi.¹³. Ajablanarlisi shundaki, rux asetat dihidratning benzen-1,3,5-trikarboksilik kislota (H) bilan reaksiyasi₃BTC) ultratovush nurlanishida atrof-muhit haroratida va bosimda 5 daqiqa davomida suvda (v/v) 20% etanolda 1 ni tashkil etdi. yuqori hosil (75,3%, H.ga asoslangan₃BTC). Shuningdek, 1 ning hosildorligi reaktsiya vaqtini 10 dan 90 minutgacha oshirish bilan asta-sekin 78,2% dan 85,3% gacha ko'tarildi. Bu natija shundan dalolat beradi tez sintez ning MOF sezilarli darajada amalga oshirilishi mumkin yuqori hosil ultratovush usuli yordamida. 140 ° C da yuqori bosimda 24 soat davomida amalga oshiriladigan MOF 1 ning gidrotermik sintezi bilan taqqoslaganda, ultratovushli sintez yuqori rentabellikga ega va yuqori samarali usul ekanligi aniqlandi. arzon.
Rux asetatni H3BTC bilan bir xil reaksiya muhitida atrof-muhit haroratida va ultratovushsiz bosimda aralashtirish natijasida hech qanday mahsulot olinmaganligi sababli, sonikatsiya o'ynashi kerak muhim MOF 1 shakllanishidagi roli.

Ultrasonik jarayonlar: From laboratoriya uchun sanoat Masshtab

sonokimyoviy uskunalar

Hielscher Ultrasonics kuchli va ishonchli ultrasonikatorlar va sonokimyoviy reaktorlarni loyihalash va ishlab chiqarish bo'yicha uzoq yillik tajribaga ega. Hielscher ultratovush qurilmalarining keng assortimenti bilan dastur talablaringizni qoplaydi – kichikdan laboratoriya asboblari tugadi Dastgoh tepasi va uchuvchi to'liq ultratovush apparatlari -sanoat tizimlari tijoriy miqyosda sonokimyoviy ishlab chiqarish uchun. Sonotrodlar, kuchaytirgichlar, reaktorlar, oqim xujayralari, shovqinni o'chirish qutilari va aksessuarlarning katta assortimenti sizning qurilmangiz uchun optimal sozlashni sozlash imkonini beradi. sonokimyoviy reaktsiya. Hielscher ning ultratovush qurilmalari juda Mustahkam, uchun qurilgan 24/7 ishlaydi va juda kam texnik xizmat ko'rsatishni talab qiladi.