Fe3O4@C@MCM41

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 10336 (2023) Citar este artigo

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Neste estudo, são desenvolvidas a preparação, caracterização e aplicação catalítica de um novo núcleo-invólucro magnético estruturado com carbono e conchas de sílica mesoporosa suportadas por guanidina (Fe3O4@C@MCM41-guanidina). A Fe3O4@C@MCM41-guanidina foi preparada via hidrólise dirigida por surfactante e condensação de ortossilicato de tetraetila em torno de Fe3O4@C NPs seguida de tratamento com cloreto de guanidínio. Este nanocompósito foi caracterizado utilizando espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier, magnetometria de amostra vibrante, microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão, espectroscopia de energia dispersiva de raios X, análise termogravimétrica, técnicas de difração de raios X de grande ângulo e difração de raios X de baixo ângulo. . Este nanocompósito possui alta estabilidade térmica, química e tamanho uniforme. O catalisador Fe3O4@C@MCM41-guanidina demonstrou alto rendimento (91-98%) para preparar derivados de Knoevenagel sob condições livres de solvente à temperatura ambiente no menor tempo. Além disso, este catalisador foi recuperado e reutilizado 10 vezes sem diminuição significativa na eficiência e estabilidade. Felizmente, um excelente nível de rendimento (98–82%) foi observado nos 10 ciclos consecutivos do catalisador.

Nos últimos anos, as nanopartículas core-shell (NPs) têm atraído muita atenção. A combinação do material do núcleo e da casca, seu design e geometria levam à criação de propriedades únicas nos mesmos1,2. Além disso, os NPs núcleo-invólucro são planejados de modo que o material do invólucro possa melhorar a estabilidade oxidativa, a estabilidade térmica ou a reatividade do material do núcleo ou um material de núcleo barato é usado para transportar o caro material do invólucro . Os NPs core-shell têm muitos usos em pesquisa biomédica6, ressonância magnética7,8,9, catálise10,11,12, entrega de medicamentos13, coleta de energia14,15, plasmônico16,17, sensores18,19,20, etc. desenvolvimento de métodos sintéticos racionais para a produção de vários NPs core-shell. Entre os tipos de NPs core-shell, as NPs de magnetita revestidas com mSiO2 (Fe3O4) têm atraído a atenção de pesquisadores em diversas áreas, como biomédica, sensor, catalisador, etc., devido aos seus atributos ilustres, como resposta magnética única, baixa citotoxicidade. , alta estabilidade coloidal, alta capacidade de adsorção, alta estabilidade química e térmica, alta área superficial, alta estabilidade coloidal e alta disponibilidade de grupos silanol em sua superfície para qualquer modificação3,21,22. Alguns dos NPs de magnetita revestidos com mSiO2 recentemente desenvolvidos são 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 e Fe3O4@mSiO2@mLDH28. Enquanto isso, NPs revestidas com carbono e polímero também atraíram muita atenção devido aos seus atributos incomuns. Especificamente, os NPs de magnetita revestidos por carbono apresentam alta condutividade e são muito atraentes para aplicações de armazenamento de energia e catálise . Alguns exemplos desenvolvidos recentemente são Fe3O4@CN@HM33, Fe@C@Mo6O1834, Au-Fe3O4@Carbon35, Fe3O4@C@Au36 e Fe3O4@Carbon@MnO237. Dadas as propriedades positivas mencionadas para NPs de magnetita revestidas com sílica ou carbono, o desenvolvimento de métodos sintéticos eficazes para a produção de NPs núcleo-invólucro contendo núcleo de magnetita e cascas de carbono e sílica será muito valioso .

Por outro lado, a reação de Knoevenagel é um dos processos mais importantes para a formação de ligações duplas carbono-carbono na química orgânica sintética e permite a produção de olefinas com baixo teor de elétrons. Geralmente, as reações de Knoevenagel são realizadas pela condensação de compostos carbonílicos com metileno ativo. Nos últimos anos, muitos catalisadores homogêneos e heterogêneos foram introduzidos para realizar esta reação, e os catalisadores heterogêneos têm recebido muita atenção devido à sua recuperabilidade, reutilização, resistência à deterioração estrutural e fácil separação dos produtos38,39,40,41,42,43 ,44. Alguns dos catalisadores heterogêneos recentemente desenvolvidos para esta reação são MS/Ag2CO345, LDH-ILs-C1246, CoFe2O447, MgO/ZrO248 e Fe3O4@OS-NH249.