Prussiya koʻki nanokublarini ultratovush yordamida nam usulda choʻktirish
Prussiya koʻki yoki temir geksatsianoferrati natriy-ion batareyalarini ishlab chiqarishda, biotibbiyotda, siyohlarda va elektronikada qoʻllaniladigan nanostrukturali metall-organik karkasdir (MOF). Ultratovushli nam-kimyoviy sintez Prussiya koʻki nanokublarini va mis geksatsianoferrati hamda nikel geksatsianoferrati kabi Prussiya koʻki analoglarini olishning samarali, ishonchli va tezkor usulidir. Ultratovush yordamida choʻktirilgan Prussiya koʻki nanozarrachalari zarracha oʻlchamlarining tor taqsimoti, monodisperslik va yuqori funksionallik bilan tavsiflanadi.
Prussiya koʻki va geksatsianoferrat analoglari
Prussiya koʻki yoki temir geksatsianoferratlari elektrokimyoviy qoʻllanmalarni yaratishda hamda kimyoviy sensorlar, elektroxrom displeylar, siyohlar va qoplamalar, batareyalar (natriy-ion batareyalari), kondensatorlar va superkondensatorlar, masalan, H+ yoki Cs+ ni saqlash uchun kation saqlovchi materiallar, katalizatorlar, teranostika vositalari va boshqalarni ishlab chiqarishda funksional material sifatida keng qoʻllaniladi. Yaxshi oksidlanish-qaytarilish faolligi va yuqori elektrokimyoviy barqarorligi tufayli Prussiya koʻki elektrodlarni modifikatsiyalashda keng qoʻllaniladigan metall-organik karkas (MOF) tuzilmasidir.
Boshqa turli qoʻllanilish sohalaridan tashqari, Prussiya koʻki va uning analoglari – mis geksatsianoferrati va nikel geksatsianoferrati – mos ravishda koʻk, qizil va sariq rangli siyohlar sifatida ishlatiladi.
Prussiya koʻki nanozarrachalarining juda katta afzalligi ularning xavfsizligidir. Prussiya koʻki nanozarrachalari toʻliq biologik parchalanadi, biologik moslashuvchan va tibbiy qoʻllanilish uchun FDA tomonidan tasdiqlangan.
UIP2000hdT ultratovush apparati nanozarrachalarni sintez qilish va choʻktirish uchun kuchli sonokimyoviy qurilmadir
Prussiya koʻki nanokublarining sonokimyoviy sintezi
Prussiya koʻki / geksatsianoferrit nanozarrachalarining sintezi geterogen nam-kimyoviy choʻktirish reaksiyasidir. Zarracha oʻlchamlarining tor taqsimotiga va monodisperslikka ega nanozarrachalarni olish uchun ishonchli choʻktirish usuli talab etiladi. Ultratovush yordamida choʻktirish magnetit, rux molibdati, rux fosfomolibdati, turli yadro-qobiq nanozarrachalari va boshqa yuqori sifatli nanozarrachalar hamda pigmentlarni ishonchli, samarali va sodda sintez qilish usuli sifatida yaxshi maʼlum.
Prussiya koʻki nanozarrachalarini nam-kimyoviy sintez qilish usullari
Prussiya koʻki nanozarrachalarini sintez qilishning sonokimyoviy usuli samarali, oson, tezkor va ekologik jihatdan qulaydir. Ultratovush yordamida choʻktirish orqali bir xil kichik oʻlcham (taxminan 5nm), oʻlchamlarning tor taqsimoti va monodisperslik bilan tavsiflanadigan yuqori sifatli Prussiya koʻki nanokublari olinadi.
Prussiya koʻki nanozarrachalarini polimer stabilizatorlar bilan yoki ularsiz turli choʻktirish usullari orqali sintez qilish mumkin.
Stabillashtiruvchi polimerdan foydalanmasdan Prussiya koʻki nanokublarini choʻktirish uchun FeCl3 va K3[Fe(CN)6] ni H2O2 ishtirokida ultratovush yordamida aralashtirishning oʻzi kifoya.
Ushbu turdagi sintezda sonokimyodan foydalanish kichikroq nanozarrachalarni olishga yordam berdi (yaʼni ultratovush bilan ishlov bermasdan olingan ≈50 nm oʻlcham oʻrniga 5 nm oʻlchamli zarrachalar). (Dacarro et al. 2018)
Prussiya koʻkining ultratovushli sinteziga oid amaliy tadqiqotlar
Odatda, Prussiya koʻki nanozarrachalari ultratovush bilan ishlov berish usuli yordamida sintez qilinadi.
Ushbu usulda 0,05 M konsentratsiyali K4[Fe(CN)6] eritmasi 100 ml hajmdagi (0,1 mol/L) xlorid kislota eritmasiga qoʻshiladi. Hosil boʻlgan K4[Fe(CN)6] ning suvli eritmasi ultratovush bilan ishlov berilgan holda 40ºC da 5 h davomida saqlanadi, soʻng xona haroratida sovitiladi. Olingan koʻk mahsulot filtrlanadi va distillangan suv hamda absolyut etanol bilan qayta-qayta yuviladi, oxirida esa vakuumli quritish shkafida 25ºC da 12 h davomida quritiladi.
Geksatsianoferrit analogi boʻlgan mis geksatsianoferriti (CuHCF) quyidagi usul bilan sintez qilindi:
CuHCF nanozarrachalari quyidagi tenglama boʻyicha sintez qilindi:
Cu(NO3)3 + K4[Fe(CN)6] –> Cu4[Fe(CN)6] + KN03
CuHCF nanozarrachalari Bioni et al., 2007 tomonidan ishlab chiqilgan usul yordamida sintez qilinadi. Ultratovush bilan ishlov berish kolbasida 10 mL hajmdagi 20 mmol L-1 K3[Fe(CN)6] + 0,1 mol L-1 KCl eritmasining 10 mL hajmdagi 20 mmol L-1 CuCl2 + 0,1 mol L-1 KCl eritmasi bilan aralashmasi. Soʻng aralashmaga 60 min davomida yuqori intensivlikdagi ultratovush nurlanishi bilan ishlov beriladi; bunda eritma ichiga bevosita botiriladigan titan shoxsimon oʻzgartirgich (20 kHz, 10Wcm-1) ishlatiladi, u eritmaga 1 cm chuqurlikkacha botirilgan. Aralashtirish davomida och jigarrang choʻkma paydo boʻlishi kuzatiladi. Juda barqaror, och jigarrang dispersiya olish uchun ushbu dispersiya 3 kun davomida dializ qilinadi.
(qiyoslang: Jassal et al. 2015)
Sitrat bilan stabillashtirilgan Prussiya koʻki nanokublarining TEM mikrografiyasi
tadqiqot va tasvir: Dacarro et al. 2018
Wu et al. (2006) Prussiya koʻki nanozarrachalarini sonokimyoviy usul bilan K4[Fe(CN)6] dan sintez qildilar; bunda xlorid kislotada ultratovush nurlanishi taʼsirida [FeII(CN)6]4− parchalanishi orqali Fe2+ hosil boʻldi; Fe2+ esa Fe3+ gacha oksidlanib, qolgan [FeII(CN)6]4− ionlari bilan reaksiyaga kirishdi. Tadqiqot guruhi sintez qilingan Prussiya koʻki nanokublari oʻlchamlarining bir tekis taqsimlanishi ultratovush bilan ishlov berish taʼsirlari tufayli yuzaga keladi, degan xulosaga keldi. Chapdagi FE-SEM tasvirida Wu tadqiqot guruhi tomonidan sonokimyoviy usulda sintez qilingan temir geksatsianoferrati nanokublari koʻrsatilgan.
Katta miqyosdagi sintez: PB nanozarrachalarini katta miqyosda tayyorlash uchun PVP (250 g) va K3[Fe(CN)6] (19,8 g) 2 000 mL hajmdagi HCl eritmasiga (1 M) qoʻshildi. Eritmaga tiniqlashguncha ultratovush bilan ishlov berildi, soʻng 20–24 soat davomida yetiltirish reaksiyasini oʻtkazish uchun 80°C haroratdagi quritish shkafiga joylashtirildi. Keyin PB nanozarrachalarini yigʻib olish uchun aralashma 20 000 rpm tezlikda 2 soat davomida sentrifugalandi. (Xavfsizlik eslatmasi: hosil boʻlgan har qanday HCN ni chiqarib yuborish uchun reaksiya tortish shkafida oʻtkazilishi kerak).
Prussiya koʻkining sonoelektrokimyoviy sintezi
Prussiya koʻkini sintez qilishning yana bir yuqori samarali usuli sonoelektrokimyoviy usul boʻlib, u elektrokimyoviy choʻktirishni yuqori intensivlikdagi ultratovush bilan sinergik tarzda birlashtiradi. Ushbu usul massa koʻchishini kuchaytiradi, yadrolanish kinetikasini tezlashtiradi va kavitatsiya tufayli yuzaga keladigan mikroaralashtirish hamda sirtni faollashtirish orqali nanozarrachalarning bir tekis shakllanishiga yordam beradi. Bu Prussiya koʻkining sonoelektrokimyoviy sintezini nanooʻlchamli Prussiya koʻkini sanoatda ishlab chiqarishning ishonchli usuliga aylantiradi.
Prussiya koʻki sintezi uchun sonoelektrokimyoviy qurilma haqida batafsil oʻqing!
Prussiya koʻki sintezi uchun ultratovush zondlari va sonokimyoviy reaktorlar
Hielscher Ultrasonics butun dunyoda tadqiqot laboratoriyalari va sanoat ishlab chiqarishida qoʻllaniladigan yuqori unumdor ultratovush apparatlarini ishlab chiqarish boʻyicha koʻp yillik tajribaga ega ishlab chiqaruvchidir. Nanozarrachalar va pigmentlarning sonokimyoviy sintezi hamda choʻktirilishi doimiy amplitudalar hosil qiladigan yuqori quvvatli ultratovush zondlarini talab etuvchi murakkab qoʻllanilish sohasidir. Barcha Hielscher ultratovush apparatlari toʻliq yuklama ostida 24/7 ishlash uchun loyihalanadi va ishlab chiqariladi. Ultratovush protsessorlari ixcham 50 vattli ultratovush zondlaridan tortib 16 000 vatt quvvatli oqim liniyasiga oʻrnatiladigan ultratovush reaktorlarigacha mavjud. Turli xil amplituda kuchaytiruvchi shoxsimon oʻzgartirgichlar, sonotrodlar va oqim hujayralari dastlabki moddalarga, sintez usuliga va yakuniy mahsulotga mos ravishda sonokimyoviy tizimni individual tarzda sozlash imkonini beradi.
Sonokimyoviy sintez – ehtiyojlaringizga mos davriy yoki oqim liniyasida ishlov berish
Hielscher ultratovush zondlari davriy va oqim liniyasida uzluksiz ultratovush bilan ishlov berish uchun qoʻllanilishi mumkin. Reaksiya hajmi va tezligiga qarab, sizga eng mos ultratovush qurilmasini tavsiya qilamiz. Laboratoriya, stol usti, tajriba-sinov va toʻliq sanoat ultratovush apparatlari har qanday hajmga ishlov berish imkonini beradi.
Eng yuqori sifat standartlari – Germaniyada loyihalangan va ishlab chiqarilgan
Oilaga tegishli va oila tomonidan boshqariladigan korxona sifatida Hielscher oʻz ultratovush protsessorlari uchun eng yuqori sifat standartlarini ustuvor deb biladi. Barcha ultratovush apparatlari Germaniyada, Berlin yaqinidagi Teltow shahrida joylashgan bosh qarorgohimizda loyihalanadi, ishlab chiqariladi va sinchiklab sinovdan oʻtkaziladi. Hielscher ultratovush uskunalarining mustahkamligi va ishonchliligi ularni ishlab chiqarishingizdagi tinimsiz ishlaydigan vositaga aylantiradi. Toʻliq yuklama ostida va murakkab sharoitlarda 24/7 ishlash Hielscher yuqori unumdor ultratovush zondlari va reaktorlarining tabiiy xususiyatidir.
Quyidagi jadval ultratovush apparatlarimizning taxminiy ishlov berish quvvati haqida tasavvur beradi:
| Bir partiya hajmi | Hajmiy oqim tezligi | Tavsiya etiladigan qurilmalar |
|---|---|---|
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | yuqoriroq | qurilmalar klasteri: UIP16000 |
Biz bilan bogʻlaning! / Bizga savol bering!
Yuqori quvvatli ultratovushli gomogenizatorlar – laboratoriya miqyosidan tajriba-sinov va sanoat miqyosigacha.
Bilishga arziydigan faktlar
Prussiya koʻki nima?
Prussiya koʻkining kimyoviy jihatdan toʻgʻri nomi temir geksatsianoferrati (temir(II,III) geksatsianoferrati(II,III)) boʻlib, kundalik tilda u Berlin koʻki, temir(III) ferrotsianidi, temir(III) geksatsianoferrati, temir(III) ferrotsianidi, temir(III) geksatsianoferrati(II) va Parij koʻki nomlari bilan ham tanilgan.
Prussiya koʻki temir(II) ferrotsianidi tuzlari oksidlanganda hosil boʻladigan toʻq koʻk pigment sifatida tavsiflanadi. U kubik panjarali kristall tuzilmasida temir(III) geksatsianoferrati(II) ni oʻz ichiga oladi. U suvda erimaydi, ammo kolloid hosil qilishga ham moyil, shu sababli ham kolloid yoki suvda eruvchan shaklda, ham erimaydigan shaklda mavjud boʻlishi mumkin. Klinik maqsadlarda u talliy va seziyning radioaktiv izotoplari kabi ayrim ogʻir metallardan zaharlanish turlarida antidot sifatida ogʻiz orqali qoʻllaniladi.
Temir geksatsianoferratining (Prussiya koʻkining) analoglari mis geksatsianoferrati, kobalt geksatsianoferrati, rux geksatsianoferrati va nikel geksatsianoferratidir.
Metall-organik karkas tuzilmalari nima?
Metall-organik karkaslar (MOFlar) organik ligandlar bilan koordinatsion bogʻlangan metall ionlari yoki klasterlardan tashkil topgan birikmalar sinfi boʻlib, ular bir, ikki yoki uch oʻlchamli tuzilmalarni hosil qilishi mumkin. Ular koordinatsion polimerlarning quyi sinfidir. Koordinatsion polimerlar ligandlar (bogʻlovchi molekulalar deb ataladi) orqali bir-biriga bogʻlangan metallardan hosil boʻlib, natijada takrorlanuvchi koordinatsion tuzilish birliklari yuzaga keladi. Ularning asosiy xususiyatlari kristallik va koʻpincha gʻovaklikni oʻz ichiga oladi.
Metall-organik karkas (MOF) tuzilmalarining ultratovushli sintezi haqida batafsil oʻqing!
Natriy-ion batareyalari
Natriy-ion batareyasi (NIB) qayta zaryadlanadigan batareya turidir. Litiy-ion batareyasidan farqli ravishda, natriy-ion batareyasi zaryad tashuvchilar sifatida litiy oʻrniga natriy ionlaridan (Na+) foydalanadi. Boshqa jihatlardan uning tarkibi, ishlash prinsipi va element tuzilishi odatiy va keng qoʻllaniladigan litiy-ion batareyalarinikiga asosan bir xil. Ushbu ikki batareya turi oʻrtasidagi asosiy farq shundaki, Li-ion kondensatorlarida litiy birikmalari ishlatiladi, Na-ion batareyalarida esa natriy metallari qoʻllaniladi. Bu natriy-ion batareyasining katodi natriy yoki natriy kompozitlarini va anodni (u natriy asosidagi material boʻlishi shart emas), shuningdek, qutbli protik yoki aprotik erituvchilarda dissotsilangan natriy tuzlarini oʻz ichiga olgan suyuq elektrolitni saqlashini anglatadi. Zaryadlash vaqtida Na+ katoddan chiqarilib, anodga kiritiladi, elektronlar esa tashqi zanjir orqali harakatlanadi; zaryadsizlanish vaqtida teskari jarayon sodir boʻladi: Na+ anoddan chiqarilib, katodga qayta kiritiladi, elektronlar esa tashqi zanjir orqali harakatlanib, foydali ish bajaradi. Ideal holda, uzoq xizmat muddatini taʼminlash uchun anod va katod materiallari natriyni saqlashning takroriy sikllariga yemirilmasdan bardosh bera olishi kerak.
Sonokimyoviy sintez natriy-ion kondensatorlarini ishlab chiqarishda qoʻllanilishi mumkin boʻlgan yuqori sifatli natriy metalli tuzlarini koʻp miqdorda olishning ishonchli va samarali usulidir. Natriy kukuni sintezi eritilgan natriy metallini mineral moyda ultratovush yordamida disperslash orqali amalga oshiriladi.
Adabiyotlar / Manbalar
- Xinglong Wu, Minhua Cao, Changwen Hu, Xiaoyan He (2006): Sonochemical Synthesis of Prussian Blue Nanocubes from a Single-Source Precursor. Crystal Growth & Design 2006, 6, 1, 26–28.
- Vidhisha Jassal, Uma Shanker, Shiv Shanka (2015): Synthesis, Characterization and Applications of Nano-structured Metal Hexacyanoferrates: A Review. Journal of Environmental Analytical Chemistry 2015.
- Giacomo Dacarro, Angelo Taglietti, Piersandro Pallavicini (2018): Prussian Blue Nanoparticles as a Versatile Photothermal Tool. Molecules 2018, 23, 1414.
- Aharon Gedanken (2003): Sonochemistry and its application to nanochemistry. Current Science Vol. 85, No. 12 (25 December 2003), pp. 1720-1722.