Магнитный бентонит, украшенный наночастицами Pd и крестом

Том 13 научных докладов, Номер статьи: 2001 (2023) Цитировать эту статью

786 Доступов

2 Альтметрика

Подробности о метриках

В настоящем исследовании сообщается о получении нового типа носителя на основе магнитоперерабатываемого бентонита, функционализированного дивинилбензол-поливинилпиридином (ПВП-ДВБ) для нанокатализатора Pd (II), с помощью простого и экономически эффективного метода. Во-первых, традиционный метод соосаждения синтезировал наночастицы (НЧ) Fe3O4 на листах бентонита. Затем подготовленную поверхность магнитного носителя функционализировали дивинилбензол-поливинилпиридином (ПВП-ДВБ) для создания сшитого полимера с высокой координационной способностью с палладием. Повторяющиеся звенья азота в полимерной цепи ПВП-ДВБ увеличивают количество связей Pd и, таким образом, приводят к повышению производительности нанокатализатора. Наконец, НЧ палладия были одновременно синтезированы и иммобилизованы в мягких условиях. Синтезированный нанокатализатор был охарактеризован несколькими методами, такими как сканирующая электронная микроскопия, просвечивающая электронная микроскопия, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, рентгеновская дифракция, инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье, вибрационный магнитометр, масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой и термогравиметрический анализ. Эффективность синтезированного гетерогенного нанокатализатора исследована в реакциях кросс-сочетания Сузуки-Мияуры ряда арилгалогенидов (X = Cl, Br, I) с фенилборной кислотой и восстановления 4-нитрофенола (4-NP). Более того, синтезированный нанокатализатор можно было легко восстановить и повторно использовать несколько раз с эффективностью более 90%.

Сегодня реакция сочетания Сузуки-Мияуры используется как современный органический метод в присутствии наночастиц металлов, таких как палладий, для синтеза биарильных соединений, которые используются в производстве многих лекарств, полимеров и натуральных продуктов1,2. Одной из основных причин популярности реакций Сузуки является нетоксичность используемых материалов и экологически чистые растворители3,4. Соответственно, в последние годы разработка и синтез гомогенных или гетерогенных катализаторов с уникальными характеристиками, такими как возможность повторного использования и совместимость с окружающей средой с максимальной эффективностью в увеличении скорости этой реакции, были одной из основных задач отрасли5,6. Палладий известен как дорогой металл и основной катализатор реакций сочетания. Наночастицы Pd имеют множество преимуществ, среди которых наиболее заметными являются легкий доступ к электронам d-слоя, различные квантовые свойства и регулируемый размер, но они не используются в качестве гомогенного катализатора, поскольку значительное их количество тратится впустую в процессе разделения, поэтому для решения этой проблемы его используют в качестве гетерогенного металлического катализатора на некоторых соединениях-носителях7,8,9. Очень важно выбирать дешевые, доступные и экологически чистые с точки зрения зеленой химии опоры. Также носитель играет ключевую роль при приготовлении гетерогенных катализаторов, поскольку плохая работа катализатора или его невосстановимость могут быть следствием слабого взаимодействия носителя с ионами металлов10. Бентонит — это разновидность глины, природный и нетоксичный минеральный материал, который при оптимальной поверхности и структуре может быть подходящей подложкой и в то же время эффективным адсорбентом для удержания на своей поверхности полимера и переходных металлов.

С другой стороны, неизбирательный выброс нитроароматических соединений в воду в качестве новых загрязнителей, которые широко используются промышленниками, считается серьезной угрозой для окружающей среды и здоровья человека. 4-NP как нитроароматическое вещество вызывает у людей головную боль, тошноту, сонливость и цианоз11,12. Таким образом, для удаления 4-NP из воды был разработан широкий спектр методов, таких как поверхностная адсорбция, мембранное разделение, электрокоагуляция и биологическая очистка, но каталитическое восстановление можно назвать самым известным методом, поскольку оно одновременно экономично и очень безопасно. . Амины, полученные при таком восстановлении, являются ценным сырьем или полупродуктами в производстве лекарств, каучуков, красителей и антиоксидантов13,14.