توسعه و بهینه‌سازی سنتز mil-101(cr) به روش فراصوت با استفاده از روش سطح پاسخ

چارچوب mil-101(cr) یکی از موردمطالعه‌ترین چارچوب‌های آلی-فلزی با پایه کروم است. این چارچوب از یون کروم و لیگاند ترفتالیک‌اسید تشکیل‌شده‌است. در این مطالعه، به‌منظور توسعه روش‌های کارآمد سنتز جایگزین، از روش فراصوت سنتز استفاده‌شد. بهینه‌سازی بازده این چارچوب آلی-فلزی بامطالعه دو پارامتر اساسی، یعنی دما و زمان، با استفاده از روش سطح پاسخ انجام‌شد. تاثیر این پارامترها از طریق طراحی مرکب مرکزی (ccd) ، بهینه‌شده و رفتار آن‌ها با استفاده از آنالیز واریانس مورد تجزیه ‌و تحلیل قرار‌گرفت. یک معادله درجه دوم برای پیش‌بینی رفتار فرآیند در شرایط مختلف با r2 برابر با 0.9998 ارائه‌شده‌است. که نشان‌دهنده همپوشانی مناسب داده‌های تجربی و مقادیر پیش‌بینی‌شده توسط مدل ارائه‌شده، برای میزان بهینه بازده است. پارامترهای حاصل از آنالیز واریانس، نشان‌می‌دهند که زمان اثر معنی‌دارتر و نقش موثرتری در مدل ایفا‌می‌کند. ساختار نانوترکیب تهیه‌شده‌، با استفاده از تکنیک‌های طیف‌سنجی پراش پرتوی ایکس، طیف‌سنج مادون‌قرمز تبدیل فوریه، آنالیز توزین حرارتی، میکروسکوپ الکترونی روبشی و اندازه‌گیری سطح ویژه مواد و تخلخل‌سنجی جذب و واجذب نیتروژن به روش bet شناسایی‌شد. این ماده یک سطح ویژه بسیار بالا (m2.g-1 2143)، حجم حفره بزرگ (cm3.g-1 0.8)، پایداری حرارتی/شیمیایی/آب خوب دارد. همچنین نتایج حاصل از سنتز با استفاده از حمام فراصوت، نشان‌داد که ذرات دارای حفره‌های ریز متخلخل، قفس‌های مزوپور و شکل هشت‌وجهی یکنواخت با اندازه متوسط 125 تا 260 نانومتر هستند. میزان مصرف انرژی تابش فراصوت، بسیار کمتر از روش‌های هیدروترمال و سولوترمال است. بنابراین می‌توان گفت که فن‌آوری فراصوت، سبزتر، سریع‌تر و کارآمدتر از روش‌های گرمایش الکتریکی مرسوم است.

development and optimization synthesis of mil-101(cr) by ultrasound irradiation using response surface methodology

mil-101(cr) stands as one of the extensively researched chromium-based metal–organic frameworks, comprised of chromium metal ions and terephthalic acid ligands. this study introduces an innovative approach to mil-101(cr) synthesis by employing ultrasound (uts) irradiation. our primary objective revolved around optimizing key operational parameters, namely time and temperature, using the central composite design method. subsequently, we conducted an in-depth analysis using variance analysis to understand their respective impacts. to predict process behaviour, we developed quadratic equations under varying conditions, achieving a remarkable r2 value of 0.9998 to relate parameters and synthesis yield. results revealed a more pronounced influence of time variation compared to temperature on the synthesis process. moreover, we subjected the synthesized mil-101(cr) to rigorous characterization using ft-ir, xrd, sem, tga, and n2 physisorption techniques. our findings showcased the synthesized mil-101(cr) possessing exceptional characteristics, including an ultra-high specific surface area (2143 m2. g-1), substantial pore size (0.8 cm3.g-1), and excellent thermal, chemical, and water stability. further examination indicated the presence of microporous windows, mesoporous cages, and uniform octahedral particles ranging in size between 125-260 nm.notably, our study emphasized the energy efficiency of uts irradiation over conventional electric (ce) heating, highlighting its potential as a quicker, more efficient, and environmentally friendly alternative to conventional synthesis methods.