Organosilice supportata da ossido di cobalto magnetico

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 14134 (2023) Citare questo articolo

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Un nuovo nanocomposito di acido organosilico-solfonico (Co3O4@SiO2/OS-SO3H) supportato da ossido di cobalto magnetico con struttura nucleo-guscio viene preparato attraverso un metodo economico, semplice e pulito. La caratterizzazione di Co3O4@SiO2/OS-SO3H è stata eseguita utilizzando la spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (FT-IR), l'analisi termogravimetrica (TGA), la diffrazione di raggi X su polveri (PXRD), la spettroscopia a raggi X a dispersione di energia (EDX), microscopia elettronica a scansione (SEM), magnetometro per campioni vibranti (VSM) e microscopia elettronica a trasmissione (TEM). I risultati TGA e FT-IR illustrano l'elevata stabilità del nanocomposito progettato. L'immagine SEM ha mostrato una dimensione di circa 40 nm per le nanoparticelle Co3O4@SiO2/OS-SO3H. Inoltre, secondo il risultato dell'analisi VSM, la magnetizzazione di saturazione di questo nanocomposito era di circa 25 emu/g. Questo nuovo materiale è stato utilizzato come efficiente nanocatalizzatore per la sintesi di derivati ​​biologicamente attivi del tetraidrobenzo[a]xanten-11-one. Questi prodotti sono stati ottenuti con rese da elevate a eccellenti in condizioni verdi. Sono state studiate anche la recuperabilità e la riutilizzabilità di questo catalizzatore in condizioni applicate.

La crescita delle nanoparticelle magnetiche (MNP) dal punto di vista tecnologico e scientifico ha fornito un nuovo approccio per applicazioni mediche, biotecnologia, archiviazione dati, sensori solidi, elettrocromici, adsorbenti solari e applicazioni catalitiche1,2,3,4,5,6,7 ,8,9,10,11. Tra le diverse nanoparticelle magnetiche, le NP di ossido di cobalto sono molto interessanti per i ricercatori grazie alle loro proprietà ineguagliabili come buone prestazioni, elevata area superficiale specifica, facile sintesi, elevata stabilità termica e meccanica e facile separazione magnetica12,13,14,15,16 ,17,18,19,20,21,22,23. Finora, per sintetizzare NP magnetiche di ossido di cobalto sono stati utilizzati diversi metodi come combustione, sol-gel, coprecipitazione, pirolisi chimica e riduzione. Tra questi, il metodo della riduzione ha ricevuto particolare attenzione a causa del basso costo e del risparmio di tempo24,25,26,27,28,29,30,31. Poiché le NP di ossido di cobalto sono chimicamente molto attive, si ossidano facilmente e si autoaggregano nell'ambiente. Per risolvere questi problemi, la superficie di queste nanoparticelle viene rivestita con materiali organici e inorganici e/o sostanze bioattive come carbonio, silice, polimeri, peptidi, ecc.32,33,34,35,36,37,38,39. Tra questi, la silice è più attraente per le sue proprietà speciali come la trasparenza ottica e magnetica, l'elevata biocompatibilità, l'elevata stabilità termica e chimica e la non tossicità. Inoltre, la silice impedisce l'aggregazione delle NP e ne aumenta la stabilità. Inoltre, a causa della presenza dei gruppi idrossilici sulla superficie della silice, su di essa possono essere immobilizzate varie porzioni funzionali catalitiche per aumentare la stabilità e le prestazioni dei catalizzatori finali40,41,42. Alcuni dei rapporti recenti in questo ambito sono Co3O4@SiO2@TiO2-Ag43, Fe3O4@SiO2@GO44, Co3O4@SiO2/carbon nanocomposite45, Co3O4@SiO2-nylon637, Fe3O4@SiO2-supported IL/[Mo6O19]46 e Fe3O4@SiO2. @(BuSO3H)347.

Negli ultimi anni, i ricercatori hanno preso in considerazione l'uso di gruppi di acido solfonico come modificatori superficiali di nanoparticelle con struttura nucleo-guscio. Questi sono stati utilizzati come catalizzatori forti e recuperabili nelle reazioni organiche. In particolare, i nanocompositi magnetici funzionalizzati con acido solfonico si sono rivelati più interessanti grazie alla loro facile separazione magnetica. Alcuni dei rapporti in questa materia sono (Fe3O4@γFe2O3-SO3H)48, (Fe3O4@TDI@TiO2-SO3H)49, (Fe3O4@PDA-SO3H)50, (Fe3O4@D-NH-(CH2)4-SO3H) 51 (Fe3O4@NS-GO)52 e (Fe3O4@OS-SO3H)53.

D'altra parte, le reazioni multicomponente in un unico passaggio che portano alla sintesi di composti eterociclici sono uno dei processi organici più pratici e importanti. Tra i composti eterociclici contenenti ossigeno, i derivati ​​xantenici hanno diverse applicazioni biologiche come antivirali, antibatterici, inibitori e antitumorali. Pertanto, negli ultimi anni, la sintesi dei composti xanten-11-one è stata studiata utilizzando vari catalizzatori. Alcuni dei catalizzatori recentemente riportati in questo ambito sono l'acido p-toluensolfonico (pTSA)54, il tritil cloruro (TrCl)55, ZnO NPs56, il liquido ionico di tipo zwitterionico (CDIPS)57 e CoFe2O4/OCMC/Cu (BDC)58.