Блог

Dec 29, 2023

Магнитный кремнезем на оксиде кобальта

Scientific Reports, том 13, Номер статьи: 14134 (2023) Цитировать эту статью Подробности о метриках Новая структура магнитного оксида кобальта со структурой ядро-оболочка на кремнийорганической сульфоновой кислоте

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 14134 (2023) Цитировать эту статью

Подробности о метриках

Новый нанокомпозит на основе кремнеземорганической кислоты и сульфоновой кислоты (Co3O4@SiO2/OS-SO3H) со структурой ядро-оболочка на основе магнитного оксида кобальта получен с помощью недорогого, простого и чистого метода. Характеристика Co3O4@SiO2/OS-SO3H была выполнена с использованием инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FT-IR), термогравиметрического анализа (TGA), порошковой рентгеновской дифракции (PXRD), энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDX), сканирующая электронная микроскопия (SEM), магнитометр с вибрирующим образцом (VSM) и просвечивающая электронная микроскопия (TEM). Результаты ТГА и ИК-Фурье демонстрируют высокую стабильность разработанного нанокомпозита. СЭМ-изображение показало размер наночастиц Co3O4@SiO2/OS-SO3H около 40 нм. При этом по результатам ВСМ-анализа намагниченность насыщения этого нанокомпозита составила около 25 эме/г. Этот новый материал был использован в качестве эффективного нанокатализатора для синтеза биологически активных производных тетрагидробензо[а]ксантен-11-она. Эти продукты были получены с выходом от высокого до отличного в зеленых условиях. Восстановимость и возможность повторного использования этого катализатора также были исследованы в применяемых условиях.

Рост магнитных наночастиц (МНЧ) с технологической и научной точек зрения обеспечил новый подход для медицинских применений, биотехнологий, хранения данных, твердых датчиков, электрохромных, солнечных адсорбентов и каталитических приложений1,2,3,4,5,6,7 ,8,9,10,11. Среди различных магнитных наночастиц НЧ оксида кобальта очень интересны для исследователей из-за их беспрецедентных свойств, таких как хорошие характеристики, высокая удельная поверхность, простота синтеза, высокая термическая и механическая стабильность и легкая магнитная сепарация12,13,14,15,16 ,17,18,19,20,21,22,23. До сих пор для синтеза магнитных НЧ оксида кобальта использовались различные методы, такие как сжигание, золь-гель, соосаждение, химический пиролиз и восстановление. Среди них метод редукции получил особое внимание из-за низкой стоимости и экономии времени24,25,26,27,28,29,30,31. Поскольку НЧ оксида кобальта химически очень активны, они легко окисляются, а также самоагрегируются в окружающей среде. Чтобы решить эти проблемы, поверхность этих наночастиц покрывают органическими и неорганическими материалами и/или биоактивными веществами, такими как углерод, кремнезем, полимеры, пептиды и т. д.32,33,34,35,36,37,38,39. Среди них кремнезем более привлекателен благодаря своим особым свойствам, таким как оптическая и магнитная прозрачность, высокая биосовместимость, высокая термическая и химическая стабильность и нетоксичность. Также кремнезем предотвращает агрегацию НЧ и повышает их стабильность. Кроме того, из-за присутствия гидроксильных групп на поверхности кремнезема на ней могут быть иммобилизованы различные каталитические функциональные фрагменты для повышения стабильности и производительности конечных катализаторов40,41,42. Некоторые из недавних сообщений по этому вопросу: Co3O4@SiO2@TiO2-Ag43, Fe3O4@SiO2@GO44, Co3O4@SiO2/углеродный нанокомпозит45, Co3O4@SiO2-nylon637, Fe3O4@SiO2-поддержанный IL/[Mo6O19]46 и Fe3O4@SiO2. @(BuSO3H)347.

В последние годы исследователи рассматривают возможность использования групп сульфоновой кислоты в качестве модификаторов поверхности наночастиц со структурой ядро-оболочка. Их использовали в качестве сильных и восстанавливаемых катализаторов в органических реакциях. В частности, магнитные нанокомпозиты, функционализированные сульфоновой кислотой, представляют больший интерес из-за их легкой магнитной сепарации. Некоторые сообщения по этому поводу: (Fe3O4@γFe2O3-SO3H)48, (Fe3O4@TDI@TiO2-SO3H)49, (Fe3O4@PDA-SO3H)50, (Fe3O4@D-NH-(CH2)4-SO3H) 51 (Fe3O4@NS-GO)52 и (Fe3O4@OS-SO3H)53.

С другой стороны, одностадийные многокомпонентные реакции, приводящие к синтезу гетероциклических соединений, являются одними из наиболее практичных и важных органических процессов. Среди кислородсодержащих гетероциклических соединений производные ксантена имеют различные биологические применения, такие как противовирусные, антибактериальные, ингибирующие и противоопухолевые. Поэтому в последние годы синтез соединений ксантен-11-она исследуется с использованием различных катализаторов. Некоторыми из недавно опубликованных катализаторов в этом вопросе являются п-толуолсульфоновая кислота (pTSA)54, тритилхлорид (TrCl)55, ZnO NPs56, ионная жидкость цвиттер-ионного типа (CDIPS)57 и CoFe2O4/OCMC/Cu (BDC)58.