Серебро

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 5225 (2023) Цитировать эту статью

810 Доступов

2 цитаты

Подробности о метриках

В текущем исследовании мы представляем гибридный магнитный нанокомпозит, состоящий из куркумина (Cur), магнитных наночастиц оксида железа (МНЧ Fe3O4), меламинового линкера (Mel) и наночастиц серебра (НЧ Ag). Первоначально применяется простой метод in situ для приготовления эффективной магнитной каталитической системы Fe3O4@Cur/Mel-Ag. Кроме того, были оценены улучшенные каталитические характеристики нанокомпозита по восстановлению производных нитробензола (НБ) как опасных химических веществ. Тем не менее, высокий выход реакции 98% был достигнут за короткое время реакции (10 мин). Более того, магнитный нанокомпозит Fe3O4@Cur/Mel-Ag удобно собирался внешним магнитом и перерабатывался 5 раз без заметного снижения каталитических характеристик. Таким образом, полученный магнитный нанокомпозит является предпочтительным веществом для восстановления производных NB, поскольку он обладает заметной каталитической активностью.

Согласно экологическим исследованиям, устранение загрязнителей из природных ресурсов стало серьезной проблемой и глобальной проблемой1,2,3. Эта обеспокоенность возросла за последнее десятилетие пропорционально росту промышленной деятельности и выбросам отходов в водные ресурсы4,5. Среди различных вредных видов загрязнителей воды нитробензол (НБ), получаемый из промышленных источников, таких как фармацевтические препараты, пестициды и красители, является токсичным, канцерогенным и стойким соединением6. Одной из наиболее эффективных стратегий борьбы с НБ является сокращение производных НБ до анилинов как безвредных веществ7,8,9. В связи с этим исследователи изучили множество путей, каталитических систем и инструментов, облегчающих реакцию восстановления производных NB10,11.

Куркумин (Cur), основной полифенол в куркуме, использовался как стабилизирующий и восстанавливающий агент при получении наночастиц (НЧ) Au и Ag12. Недавно Синха и др. подготовили AgNP, стабилизированные Cur, для превращения п-нитрофенола в п-аминофенол. Эта реакция протекала в мягких условиях без побочных реакций. Однако присоединение Cur к металлам имеет некоторый синергетический эффект (поскольку катализатор является проводником электронов для восстановления п-нитрофенола), увеличивая количество каталитических активных центров на единицу площади поверхности катализатора13. Среди большого количества эффективных нанокатализаторов оксид железа (НЧ Fe3O4) высоко ценится благодаря своим магнитным свойствам, большой площади поверхности, удобной функционализации поверхности, замечательной термической стабильности, нетоксичности и терапевтическим характеристикам. Поэтому ему уделяется повышенное внимание14,15,16,17,18,19,20,21,22,23. В этом отношении комбинация магнитных наночастиц (МНЧ) и полимерных материалов приводит к образованию новых органо-неорганических гибридных веществ с двойными свойствами, которые придают магнитным характеристикам повышенную стабильность и улучшенную биосовместимость24,25,26. Недавно с использованием ионной жидкости [HPy][HSO4] была получена гетерогенная каталитическая система, состоящая из поли(п-фенилендиамина)@Fe3O4, для эффективного синтеза производных полигидрохинолина с выходами 90–97%27. Сообщалось о нескольких исследованиях магнитных каталитических систем. Кроме того, было предложено функционализировать нанопорошок Fe3O4@Cur для улучшения каталитических характеристик Fe3O4@Cur в отношении восстановления производных NB. Для функционализации катализаторов применялось множество агентов, таких как CPTMS, THPP и APTES. CPTMS содержит атомы хлора, которые соединяют неподеленные электронные пары с катионами металлов и сильно взаимодействуют друг с другом28. Меламин (Mel) присоединялся к Fe3O4@Cur@CPTMS путем нуклеофильного замещения хлорных групп в CPTMS. Для гетерогенного катализа выбор подходящего сшивающего агента очень важен, поскольку он может повлиять на последующую скорость загрузки2,29,30,31. Традиционно Mel был хорошо известен и широко использовался в качестве подходящего сшивающего агента благодаря его замечательной способности хелатировать ионы металлов32,33. Например, Назарзаде Заре и др. применили Mel в качестве сшивающего агента для полистирол-малеинового ангидрида. Затем сульфированную систему намагничивали путем образования in situ МНЧ Fe3O4. Эта эффективная система продемонстрировала превосходные результаты при синтезе пирано[3,2-c]хромена, пирано[2,3-c]пиразола и бензилпиразолилкумарина34. Поскольку Mel имеет большое количество аминных групп, обеспечивающих богатые места для хелатирования металлов, удобно происходит химическая постмодификация. Эта способность Мела побудила исследователей разработать различные каталитические или абсорбционные системы для удаления тяжелых металлов из водных ресурсов. Например, были разработаны различные полимерные системы, модифицированные Mel, для быстрого удаления меди (II)35, свинца (II) и цинка (II)36, а также метиленового синего37 из водных растворов.