Siêu âm ướt-kết tủa của Prussian Blue Nanocubes

Phổ Blue hoặc sắt hexacyanoferrate là một khung hữu cơ kim loại có cấu trúc nano (MOF), được sử dụng trong sản xuất pin natri-ion, y sinh, mực in và điện tử. Tổng hợp hóa học ướt siêu âm là con đường hiệu quả, đáng tin cậy và nhanh chóng để sản xuất nanocubes Phổ Blue và các chất tương tự màu xanh Phổ như đồng hexacyanoferrate và niken hexacyanoferrate. Các hạt nano Phổ Blue kết tủa siêu âm được đặc trưng bởi sự phân bố kích thước hạt hẹp, độ phân tán đơn và chức năng cao.

Tương tự màu xanh Phổ và Hexacyanoferrate

Phổ Blue hoặc sắt hexacyanoferrate được sử dụng rộng rãi như một vật liệu chức năng để thiết kế các ứng dụng điện hóa và sản xuất cảm biến hóa học, màn hình điện hóa, mực và lớp phủ, pin (pin natri-ion), tụ điện và siêu tụ điện, vật liệu lưu trữ cation như cho H + hoặc Cs +, chất xúc tác, theranostics và các loại khác. Do hoạt tính oxy hóa khử tốt và độ ổn định điện hóa cao, Prussian Blue là cấu trúc khung hữu cơ kim loại (MOF) được sử dụng rộng rãi để sửa đổi điện cực.
Bên cạnh nhiều ứng dụng khác, Prussian Blue và các chất tương tự của nó đồng hexacyanoferrate và niken hexacyanoferrate được sử dụng làm mực màu xanh lam, đỏ và vàng tương ứng.
Một lợi thế rất lớn của các hạt nano xanh Phổ là sự an toàn của chúng. Các hạt nano Blue của Phổ hoàn toàn có thể phân hủy sinh học, tương thích sinh học và được FDA chấp thuận cho các ứng dụng y tế.

Tổng hợp Sonochemical của khối nano xanh Phổ

Sự tổng hợp các hạt nano Blue / hexacyanoferrite của Phổ là phản ứng của sự kết tủa hóa học ướt không đồng nhất. Để thu được các hạt nano với sự phân bố kích thước hạt hẹp và tính đơn tán, cần có một con đường kết tủa đáng tin cậy. Kết tủa siêu âm nổi tiếng với sự tổng hợp đáng tin cậy, hiệu quả và đơn giản của các hạt nano chất lượng cao và sắc tố như magnetite, kẽm molybdate, kẽm phosphomolybdate, các hạt nano vỏ lõi khác nhau, v.v.

Các tuyến tổng hợp hóa học ướt cho các hạt nano xanh Phổ

Con đường sonochemical của tổng hợp hạt nano xanh Phổ là hiệu quả, thuận tiện, nhanh chóng và thân thiện với môi trường. Lượng mưa siêu âm mang lại trong các khối nano màu xanh Phổ chất lượng cao, được đặc trưng bởi kích thước nhỏ đồng đều (khoảng 5nm), phân bố kích thước hẹp và đơn phân tán.
Các hạt nano xanh Phổ có thể được tổng hợp thông qua các tuyến kết tủa khác nhau có hoặc không có chất ổn định polymer.
Tránh sử dụng polymer ổn định, các khối nano màu xanh Phổ có thể được kết tủa đơn giản bằng cách trộn FeCl siêu âm₃ và K₃[Fe (CN)₆] với sự có mặt của H₂O₂.
Việc sử dụng sonochemistry trong loại tổng hợp này đã giúp thu được các hạt nano nhỏ hơn (tức là kích thước 5nm thay vì kích thước ≈50nm thu được mà không cần sonication). (Dacarro và cộng sự 2018)

Nghiên cứu điển hình về tổng hợp siêu âm Phổ xanh

Nói chung, các hạt nano màu xanh Phổ được tổng hợp bằng cách sử dụng phương pháp siêu âm.
Trong kỹ thuật này, dung dịch K 0,05 M₄[Fe (CN)₆] được thêm vào 100 ml dung dịch axit clohydric (0,1 mol / L). Kết quả K₄[Fe (CN)₆] dung dịch nước được giữ ở 40ºC trong 5 giờ trong khi sonicating dung dịch và sau đó để nguội ở nhiệt độ phòng. Sản phẩm màu xanh thu được được lọc và rửa nhiều lần bằng nước cất và ethanol tuyệt đối và cuối cùng được sấy khô trong lò chân không ở 25ºC trong 12 giờ.

Hexacyanoferrite đồng tương tự hexacyanoferrite (CuHCF) được tổng hợp thông qua con đường sau:
Các hạt nano CuHCF được tổng hợp theo phương trình sau:
Cu (KHÔNG₃)₃ + K₄[Fe (CN)₆] –> Cu₄[Fe (CN)₆] + KN0₃

CuHCF nanoparticles are synthesized by the method developed by Bioni et al., 2007. The mixture of 10 mL of 20 mmol L^-1 K₃[Fe (CN)₆] + 0,1 mol L^-1 Dung dịch KCl với 10 mL 20 mmol L^-1 CuCl₂ + 0,1 mol L^-1 KCl, trong một bình sonication. Hỗn hợp này sau đó được chiếu xạ bằng bức xạ siêu âm cường độ cao trong 60 phút, sử dụng sừng titan ngâm trực tiếp (20 kHz, 10Wcm^-1) được nhúng cho đến độ sâu 1 cm vào dung dịch. Trong hỗn hợp, sự xuất hiện của một khoản tiền gửi màu nâu nhạt được quan sát. Sự phân tán này được thẩm tách trong 3 ngày để có được sự phân tán màu nâu nhạt, rất ổn định.
(xem Jassal et al. 2015)

Wu et al. (2006) tổng hợp các hạt nano xanh Phổ thông qua con đường siêu âm từ K₄[Fe (CN)₆], trong đó Fe2+ được tạo ra bởi sự phân hủy [FeII(CN)6]4− bằng chiếu xạ siêu âm trong axit clohydric; các Fe²⁺ đã bị oxy hóa thành Fe³⁺ để phản ứng với [FeII(CN) còn lại₆]4− ion. Nhóm nghiên cứu kết luận rằng sự phân bố kích thước đồng đều của các khối nano màu xanh Phổ tổng hợp là do hiệu ứng siêu âm. Hình ảnh FE-SEM bên trái cho thấy các khối nano sắt hexacyanoferrate tổng hợp sonochemical bởi nhóm nghiên cứu của Wu.

Large-scale synthesis: to prepare PB nanoparticles on a large-scale, PVP (250 g) and K₃[Fe (CN)₆] (19,8 g) đã được thêm vào 2.000 ml dung dịch HCl (1 M). Dung dịch được sonicated cho đến khi rõ ràng và sau đó được đặt trong lò nướng ở 80 ° C để đạt được phản ứng lão hóa trong 20-24 giờ. Hỗn hợp này sau đó được ly tâm ở tốc độ 20.000 vòng / phút trong 2 giờ để thu thập các hạt nano PB. (Lưu ý an toàn: Để trục xuất bất kỳ HCN nào được tạo ra, phản ứng nên được thực hiện trong máy hút khói).

Sono-Electrochemical Synthesis of Prussian Blue

Another highly efficient synthesis technique for Prussian Blue is the sono-electrochemical route, which synergistically combines electrochemical deposition with high-intensity ultrasound. This method enhances mass transport, accelerates nucleation kinetics, and promotes uniform nanoparticle formation through cavitation-induced micro-mixing and surface activation. This makes the sono-electrochemical Prussian Blue synthesis a reliable pathway for the industrial production of nanoscale Prussian Blue.
Read more about the sono-electrochemical setup for Prussian Blue synthesis!

Đầu dò siêu âm và lò phản ứng Sonochemical để tổng hợp màu xanh Phổ

Hielscher Ultrasonics is long-termed experiences manufacturer of high-performance sonicators that are used worldwide in research laboratories and industrial production. The sonochemical synthesis and precipitation of nanoparticles and pigments is a demanding application that requires high-power ultrasonic probes which generate constant amplitudes. All Hielscher sonicators are designed and manufactured to be operated for 24/7 under full load. Ultrasonic processors are available from compact 50 watts ultrasonic probes to 16,000 watts powerful inline ultrasonic reactors. A wide variety of booster horns, sonotrodes and flow cells allow for the individual setup of an sonochemical system in correspondence to the precursors, pathway and final product.

Tổng hợp Sonochemical – Batch or Inline Tailored to Your Needs

Hielscher ultrasonic probes can be used for batch and continuous inline sonication. Depending on reaction volume and reaction speed, we will recommend you the most suitable ultrasonic setup. Lab, bench-top, pilot and fully-industrial sonicators allow the processing of any volume.

Tiêu chuẩn chất lượng cao nhất – Được thiết kế và sản xuất tại Đức

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 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 high-performance ultrasonic probes and reactors.

Bảng dưới đây cung cấp cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của ultrasonicators của chúng tôi: