Fe3O4@C@MCM41

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 10336 (2023) Цитировать эту статью

279 Доступов

2 Альтметрика

Подробности о метриках

В этом исследовании разработаны методы получения, характеристики и каталитическое применение нового магнитного вещества со структурой ядро-оболочка с углеродными и мезопористыми кремнеземными оболочками, нанесенными на гуанидин (Fe3O4@C@MCM41-гуанидин). Гуанидин Fe3O4@C@MCM41 получен направленным гидролизом ПАВ и конденсацией тетраэтилортосиликата вокруг НЧ Fe3O4@C с последующей обработкой хлоридом гуанидина. Этот нанокомпозит был охарактеризован с помощью инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье, магнитометрии вибрационного образца, сканирующей электронной микроскопии, просвечивающей электронной микроскопии, энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии, термогравиметрического анализа, методов широкоугольной рентгеновской дифракции и малоугловой рентгеновской дифракции. . Этот нанокомпозит обладает высокой термической, химической стабильностью и однородным размером. Катализатор Fe3O4@C@MCM41-гуанидин продемонстрировал высокий выход (91–98%) для получения производных Кнёвенагеля в условиях отсутствия растворителя при комнатной температуре в кратчайшие сроки. Также этот катализатор был восстановлен и повторно использован 10 раз без существенного снижения эффективности и стабильности. К счастью, отличный уровень выхода (98–82%) наблюдался в течение 10 последовательных циклов катализатора.

В последние годы большое внимание привлекли наночастицы ядро-оболочка (НЧ). Сочетание материала ядра и оболочки, их конструкция и геометрия приводят к созданию в них уникальных свойств1,2. Кроме того, НЧ ядро-оболочка планируются таким образом, чтобы материал оболочки мог улучшить окислительную стабильность, термическую стабильность или реакционную способность материала ядра, или дешевый материал ядра использовался для транспортировки дорогостоящего материала оболочки3,4,5. НЧ ядро-оболочка широко используются в биомедицинских исследованиях6, МРТ7,8,9, катализе10,11,12, доставке лекарств13, сборе энергии14,15, плазмонике16,17, сенсорах18,19,20 и т.д. разработка рациональных синтетических методов получения различных НЧ ядро-оболочка. Среди типов НЧ ядро-оболочка НЧ магнетита (Fe3O4), покрытые mSiO2, привлекли внимание исследователей в различных областях, таких как биомедицина, сенсорика, катализатор и т. д., из-за их выдающихся свойств, таких как уникальный магнитный отклик, низкая цитотоксичность. , высокая коллоидная стабильность, высокая адсорбционная способность, высокая химическая и термическая стабильность, высокая площадь поверхности, высокая коллоидная стабильность и высокая доступность силанольных групп на его поверхности для любой модификации3,21,22. Некоторые из недавно разработанных НЧ магнетита с покрытием mSiO2: Fe3O4@MCM-41-SB/Pd3, Fe3O4@SiO2@MCM41-IL/WO42-23, Fe3O4@nSiO2@mSiO2–Fe24, Fe3O4@MCM-41/Melamine25, Fe3O4@. SiO2@mSiO2@TiO226, Fe3O4@mSiO2@BiOBr27 и Fe3O4@mSiO2@mLDH28. Между тем, НЧ с углеродным и полимерным покрытием также привлекли большое внимание благодаря своим необычным свойствам. В частности, НЧ магнетита, покрытые углеродом, обладают высокой проводимостью и очень интересны для хранения энергии и катализа29,30,31,32. Некоторые недавно разработанные примеры: Fe3O4@CN@HM33, Fe@C@Mo6O1834, Au-Fe3O4@Carbon35, Fe3O4@C@Au36 и Fe3O4@Carbon@MnO237. Учитывая отмеченные положительные свойства НЧ магнетита, покрытых кремнеземом или углеродом, разработка эффективных синтетических методов получения НЧ ядро-оболочка, содержащих магнетитовое ядро, а также углеродную и кремнеземную оболочки, будет очень ценной29.

С другой стороны, реакция Кневенагеля является одним из важнейших процессов образования двойных углерод-углеродных связей в синтетической органической химии и позволяет получать низкоэлектронные олефины. Обычно реакции Кнёвенагеля осуществляются путем конденсации карбонильных соединений с активным метиленом. В последние годы для проведения этой реакции было внедрено множество гомогенных и гетерогенных катализаторов, причем гетерогенные катализаторы привлекли большое внимание из-за их возможности восстановления, возможности повторного использования, устойчивости к структурному разрушению и легкого разделения продуктов38,39,40,41,42,43 ,44. Некоторыми из недавно разработанных гетерогенных катализаторов для этой реакции являются MS/Ag2CO345, LDH-ILs-C1246, CoFe2O447, MgO/ZrO248 и Fe3O4@OS-NH249.