Синтез магнитного полистирола

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 3214 (2023) Цитировать эту статью

932 Доступа

1 Альтметрика

Подробности о метриках

В данной работе успешно разработан экономичный, экологически чистый и удобный метод синтеза нового гетерогенного катализатора путем модификации полистирола магнитным комплексом тетразол-медь [Ps@Tet-Cu(II)@Fe3O4]. Синтезированный комплекс анализировали с помощью TEM (просвечивающая электронная микроскопия), HRTEM (просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения), STEM (сканирующая трансмиссионная электронная микроскопия), FFT (быстрое преобразование Фурье), XRD (рентгеновская дифракция), FT-IR ( Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье), TG/DTG (термогравиметрия и дифференциальная термогравиметрия), ICP-OES (оптическая эмиссионная спектрометрия с индуктивно связанной плазмой), магнитометр вибрационного образца (VSM), EDS (энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия) и картирование элементов. . N-Сульфонил-N-арилтетразолы с высокими выходами синтезированы из N-сульфонил-N-арилцианамидов и азида натрия с использованием нанокатализатора Ps@Tet-Cu(II)@Fe3O4. Комплекс Ps@Tet-Cu(II)@Fe3O4 можно легко перерабатывать и повторно использовать многократно с использованием внешнего магнита без значительной потери каталитической активности.

Катализаторы широко используются для химических превращений; особенно органические реакции. Однако эффективное разделение гомогенных катализаторов представляет собой замечательную научную и инженерную задачу. Использование гетерогенных катализаторов является эффективным методом решения этой проблемы. Гетерогенные катализаторы имеют множество преимуществ, таких как легкое извлечение и возможность повторного использования из реакционной среды с использованием центрифугирования, фильтрации и магнитного изменения1,2,3,4,5,6,7,8,9,10. Гетерогенные катализаторы могут быть иммобилизованы на различных носителях, таких как графен, полимеры, магнитные наночастицы, цеолит, углерод, мезопористый кремнезем и силиказоли11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21, 22,23,24,25,26. В последние десятилетия носители на основе полимеров широко изучались из-за их нескольких характеристик, хорошо контролируемой структуры и простоты функционализации15,16,17,18,19,20,21. Например, полистирол (ПС) является одним из широко используемых полимеров. Введение различных функций в PS позволяет получить эффективные нанокомпозитные носители для гетерогенных катализаторов17,20,21.

Наноматериалы являются одним из важнейших типов соединений, которые могут применяться в различных областях27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37. Металлические наночастицы (МНЧ) являются наиболее важными наноматериалами38,39,40,41,42,43,44,45. МНЧ обладают большинством особенностей подходящего катализатора, включая низкую цену, большую активность, большую площадь поверхности, низкую токсичность, значительную термическую стабильность, простую регенерацию и отличную переработку46,47,48,49,50,51,52,53 ,54,55,56. С этой точки зрения катализаторы на основе МНЧ связаны с зеленой химией и устойчивым развитием57,58,59,60,61,62,63,64,65. Среди различных МНЧ катализаторы на основе меди обладают значительной каталитической активностью. Медь получила широкое внимание как эффективный переходный металл благодаря своим замечательным преимуществам, таким как многочисленные источники, низкая стоимость, разнообразие, низкий уровень опасности для окружающей среды и широкое применение66,67,68,69,70,71,72. В последние годы ученые пытались снизить стоимость органических реакций, заменяя палладий дешевыми металлами, такими как медь73,74,75.

Сегодня исследователи уделяют большое внимание области катализа76,77,78,79,80,81,82. В последнее время магнитные НЧ широко используются в качестве носителей катализаторов различных органических превращений13,18,20,57. К наиболее важным особенностям магнитных нанокатализаторов относятся их высокое соотношение поверхности к объему, что приводит к высокой каталитической активности, высокой дисперсности и превосходной стабильности. Более того, эти катализаторы обладают экологическим преимуществом, заключающимся в подходящей и эффективной возможности вторичной переработки благодаря простоте разделения с помощью магнита. Катализаторы, нанесенные на супермагнитные НЧ, успешно катализируют различные органические реакции58,59. Среди гетерогенных катализаторов магнетит/полимерный нанокомпозит является одним из наиболее эффективных нанокомпозитов. НЧ Fe3O4, диспергированные на поверхности полимеров, являются суперпарамагнитными катализаторами различных химических реакций17.