Prata

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 5225 (2023) Citar este artigo

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No presente estudo, introduzimos um nanocompósito magnético híbrido composto por curcumina (Cur), nanopartículas magnéticas de óxido de ferro (Fe3O4 MNPs), ligante de melamina (Mel) e nanopartículas de prata (Ag NPs). Inicialmente, uma rota fácil in situ é administrada para preparar o sistema catalítico magnético eficaz Fe3O4@Cur/Mel-Ag. Além disso, foi avaliado o desempenho catalítico avançado do nanocompósito para reduzir os derivados de nitrobenzeno (NB) como substâncias químicas perigosas. No entanto, um elevado rendimento de reação de 98% foi alcançado em tempos de reação curtos de 10 min. Além disso, o nanocompósito magnético Fe3O4@Cur/Mel-Ag foi convenientemente coletado por um ímã externo e reciclado 5 vezes sem uma diminuição perceptível no desempenho catalítico. Portanto, o nanocompósito magnético preparado é uma substância privilegiada para redução de derivados de NB, uma vez que alcançou notável atividade catalítica.

Em linha com a investigação ambiental, a eliminação de poluentes dos recursos naturais tornou-se um desafio significativo e uma preocupação global1,2,3. Esta preocupação aumentou na última década em proporção ao aumento da actividade industrial e à libertação de resíduos nos recursos hídricos4,5. Entre várias espécies nocivas de poluentes da água, o nitrobenzeno (NB), derivado de fontes industriais como produtos farmacêuticos, pesticidas e corantes, é um composto tóxico, cancerígeno e persistente6. Uma das estratégias mais eficientes para lidar com o NB é a redução dos derivados do NB a anilinas como substâncias inofensivas7,8,9. Em conexão com isso, os pesquisadores estudaram muitas rotas, sistemas catalíticos e instrumentos para facilitar a reação de redução dos derivados de NB10,11.

A curcumina (Cur), o principal polifenol da cúrcuma, tem sido utilizada como agente estabilizador e redutor na preparação de nanopartículas de Au e Ag (NPs) . Recentemente, Sinha et al. prepararam AgNPs estabilizados com Cur para a conversão de p-nitrofenol em p-aminofenol. Esta reação ocorreu sob condições suaves, sem reações colaterais. No entanto, a ligação do Cur aos metais tem algum efeito sinérgico (no que diz respeito ao catalisador ser um condutor de elétrons para a redução do p-nitrofenol) para aumentar o número de sítios ativos catalíticos por área superficial unitária do catalisador . Entre um grande número de nanocatalisadores eficientes, o óxido de ferro (Fe3O4 NPs) é altamente valorizado devido às suas características magnéticas, grande área superficial, funcionalização superficial conveniente, notável estabilidade térmica, natureza não tóxica e características terapêuticas. Portanto, vem ganhando cada vez mais atenção14,15,16,17,18,19,20,21,22,23. Nesse sentido, a combinação das nanopartículas magnéticas (MNPs) e materiais poliméricos leva à formação de novas substâncias híbridas orgânico-inorgânicas com características duplas que conferem características magnéticas com maior estabilidade e melhor biocompatibilidade . Recentemente, um sistema catalítico heterogêneo composto por poli(p-fenilenodiamina)@Fe3O4 foi preparado aplicando líquido iônico [HPy][HSO4] para sintetizar efetivamente derivados de poli-hidroquinolina com rendimentos de 90-97% . Vários estudos sobre sistemas catalíticos magnéticos foram relatados. Além disso, a funcionalização do nanopó Fe3O4@Cur foi proposta para melhorar o desempenho catalítico do Fe3O4@Cur na redução de derivados de NB. Muitos agentes têm sido aplicados para funcionalizar catalisadores, como CPTMS, THPP e APTES. O CPTMS possui átomos de cloro que combinam pares de elétrons isolados com cátions metálicos e interagem fortemente entre si . A melamina (Mel) foi ligada ao Fe3O4@Cur@CPTMS através de um deslocamento nucleofílico dos grupos cloro no CPTMS. Para catálise heterogênea, a seleção de um reticulador adequado é muito importante, pois pode influenciar a taxa de carga seguinte2,29,30,31. Tradicionalmente, o Mel tem sido bem conhecido e amplamente utilizado como um reticulador adequado devido à sua notável capacidade quelante com íons metálicos . Por exemplo, Nazarzadeh Zare et al. aplicaram Mel como agente de reticulação para poli (anidrido estireno-co-maleico). Em seguida, o sistema sulfonado foi magnetizado através da formação in situ de MNPs Fe3O4. Este eficiente sistema demonstrou desempenho privilegiado na síntese de pirano[3,2-c]cromeno, pirano[2,3-c]pirazol e benzilpirazolil cumarina34. Como o Mel possui grupos aminais abundantes, fornecendo locais ricos para quelação de metais, a pós-modificação química ocorre convenientemente. Essa capacidade do Mel levou os pesquisadores a desenvolver vários sistemas catalíticos ou de absorção para remover metais pesados ​​dos recursos hídricos. Por exemplo, vários sistemas poliméricos modificados com Mel foram projetados para remover rapidamente cobre (II)35, chumbo (II) e zinco (II)36, e azul de metileno37 de soluções aquosas.