Prata

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 5225 (2023) Citar este artigo

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No presente estudo, apresentamos um nanocompósito magnético híbrido composto de curcumina (Cur), nanopartículas magnéticas de óxido de ferro (Fe3O4 MNPs), ligante de melamina (Mel) e nanopartículas de prata (Ag NPs). Inicialmente, uma rota in situ fácil é administrada para preparar o sistema catalítico magnético eficaz Fe3O4@Cur/Mel-Ag. Além disso, o desempenho catalítico avançado do nanocompósito para reduzir os derivados de nitrobenzeno (NB) como substâncias químicas perigosas foi avaliado. No entanto, um alto rendimento de reação de 98% foi alcançado em tempos de reação curtos de 10 minutos. 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 a redução de derivados de NB, uma vez que alcançou notável atividade catalítica.

Em consonância com a pesquisa ambiental, a eliminação de poluentes dos recursos naturais tornou-se um desafio significativo e uma preocupação global1,2,3. Essa preocupação aumentou na última década em proporção ao aumento da atividade industrial e ao lançamento 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 reduzir os derivados do NB a anilinas como substâncias inócuas7,8,9. Em conexão com isso, os pesquisadores estudaram muitas rotas, sistemas catalíticos e instrumentos para facilitar a reação de redução de derivados de NB10,11.

A curcumina (Cur), o polifenol primário da cúrcuma, tem sido utilizada como agente estabilizador e redutor na preparação de nanopartículas de Au e Ag (NPs)12. Recentemente, Sinha et al. prepararam AgNPs estabilizadas com Cur para a conversão de p-nitrofenol em p-aminofenol. Esta reação ocorreu em condições brandas sem reações colaterais. No entanto, a ligação do Cur aos metais tem algum efeito sinérgico (no que diz respeito ao catalisador ser um conduto de elétrons para redução do p-nitrofenol) para aumentar o número de sítios catalíticos ativos por unidade de área de superfície do catalisador13. Entre um grande número de nanocatalisadores eficientes, o óxido de ferro (Fe3O4 NPs) é altamente valorizado devido às suas características magnéticas, grande área de superfície, conveniente funcionalização da superfície, notável estabilidade térmica, natureza não tóxica e características terapêuticas. Por isso, vem ganhando cada vez mais atenção14,15,16,17,18,19,20,21,22,23. Nesse sentido, a combinação de 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 biocompatibilidade24,25,26. Recentemente, um sistema catalítico heterogêneo composto de poli(p-fenilenodiamina)@Fe3O4 foi preparado pela aplicação de [HPy][HSO4] líquido iônico para sintetizar efetivamente derivados de polihidroquinolina com rendimentos de 90–97%27. Vários estudos sobre sistemas catalíticos magnéticos têm sido relatados. Além disso, a funcionalização do nanopó de 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 solitários com cátions metálicos e interagem fortemente uns com os outros28. 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 carregamento subsequente2,29,30,31. Tradicionalmente, Mel tem sido bem conhecido e amplamente utilizado como um reticulante adequado devido à sua notável capacidade de quelação com íons metálicos32,33. Por exemplo, Nazarzadeh Zare et al. aplicaram Mel como um agente de reticulação para poli (estireno-co-anidrido maleico). Em seguida, o sistema sulfonado foi magnetizado via formação in situ de Fe3O4 MNPs. Esse eficiente sistema demonstrou desempenho privilegiado na síntese de pirano[3,2-c]cromeno, pirano[2,3-c]pirazol e benzilpirazolil cumarina34. Uma vez que Mel possui grupos aminais abundantes, fornecendo locais ricos para quelação de metais, a pós-modificação química ocorre convenientemente. Essa habilidade do Mel levou os pesquisadores a desenvolver vários sistemas catalíticos ou de absorção para remover metais pesados ​​dos recursos hídricos. Por exemplo, vários sistemas de polímeros modificados por Mel foram projetados para remover rapidamente cobre (II)35, chumbo (II) e zinco (II)36 e azul de metileno37 de soluções aquosas.