磁性酸化コバルト担持有機シリカ

Scientific Reports volume 13、記事番号: 14134 (2023) この記事を引用

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新しいコアシェル構造の磁性酸化コバルト担持有機シリカスルホン酸 (Co3O4@SiO2/OS-SO3H) ナノ複合材料を、低コストでシンプルかつクリーンな方法で調製します。 Co3O4@SiO2/OS-SO3H の特性評価は、フーリエ変換赤外分光法 (FT-IR)、熱重量分析 (TGA)、粉末 X 線回折 (PXRD)、エネルギー分散型 X 線 (EDX) 分光法、走査型電子顕微鏡 (SEM)、振動試料磁力計 (VSM)、透過型電子顕微鏡 (TEM) です。 TGA および FT-IR の結果は、設計されたナノ複合材料の高い安定性を示しています。 SEM 画像は、Co3O4@SiO2/OS-SO3H ナノ粒子のサイズが約 40 nm であることを示しました。 さらに、ＶＳＭ分析の結果によれば、このナノコンポジットの飽和磁化は約２５ｅｍｕ／ｇであった。 この新規材料は、生物学的に活性なテトラヒドロベンゾ[a]キサンテン-11-オン誘導体を合成するための効率的なナノ触媒として使用されました。 これらの生成物は、環境に優しい条件下で高収率から優れた収率で得られました。 この触媒の回収性と再利用性も適用条件下で調査されました。

技術的および科学的観点から見た磁性ナノ粒子 (MNP) の成長は、医療用途、バイオテクノロジー、データストレージ、固体センサー、エレクトロクロミック、太陽吸着剤、および触媒用途に新しいアプローチを提供してきました1、2、3、4、5、6、7。 、8、9、10、11。 さまざまな磁性ナノ粒子の中でも、酸化コバルト NP は、優れた性能、高い比表面積、容易な合成、高い熱的および機械的安定性、容易な磁気分離などの比類のない特性により、研究者にとって非常に興味深いものです 12、13、14、15、16。 、17、18、19、20、21、22、23。 これまで、磁性酸化コバルトNPの合成には、燃焼、ゾルゲル、共沈、化学熱分解、還元などのさまざまな方法が使用されてきました。 これらのうち、削減方法は低コストで時間の節約ができるため、特に注目されています24,25,26,27,28,29,30,31。 酸化コバルトNPは化学的に非常に活性が高いため、容易に酸化され、また環境中で自己凝集します。 これらの問題を解決するために、これらのナノ粒子の表面は、有機および無機材料、および/またはカーボン、シリカ、ポリマー、ペプチドなどの生物活性物質でコーティングされています32、33、34、35、36、37、38、39。 中でもシリカは、その光学的および磁気的透明性、高い生体適合性、高い熱的および化学的安定性、非毒性などの特別な特性により、より魅力的です。 また、シリカは NP の凝集を防ぎ、安定性を高めます。 さらに、シリカ表面にはヒドロキシル基が存在するため、さまざまな触媒機能部分をシリカ表面に固定化し、最終触媒の安定性と性能を向上させることができます40、41、42。 この件に関する最近の報告例としては、Co3O4@SiO2@TiO2-Ag43、Fe3O4@SiO2@GO44、Co3O4@SiO2/カーボンナノ複合体45、Co3O4@SiO2-ナイロン637、Fe3O4@SiO2-サポートIL/[Mo6O19]46、Fe3O4@SiO2などがあります。 @(BuSO3H)347。

近年、コアシェル構造のナノ粒子の表面改質剤としてスルホン酸基の使用が研究者らによって検討されている。 これらは有機反応において強力で回収可能な触媒として使用されてきました。 特に、スルホン酸官能化磁性ナノ複合材料は、磁気分離が容易であるため、より興味深いものとなっている。 この件に関する報告例としては、(Fe3O4@γFe2O3-SO3H)48、(Fe3O4@TDI@TiO2-SO3H)49、(Fe3O4@PDA-SO3H)50、(Fe3O4@D-NH-(CH2)4-SO3H) があります。 51 (Fe3O4@NS-GO)52 および (Fe3O4@OS-SO3H)53。

一方、複素環式化合物の合成につながる一段階の多成分反応は、最も実用的で重要な有機プロセスの 1 つです。 酸素含有複素環化合物の中でも、キサンテン誘導体には、抗ウイルス、抗菌、抑制、抗腫瘍などのさまざまな生物学的用途があります。 そこで、近年、様々な触媒を用いてキサンテン-11-オン化合物の合成が検討されている。 この問題に関して最近報告された触媒には、p-トルエンスルホン酸 (pTSA)54、塩化トリチル (TrCl)55、ZnO NPs56、両性イオン型イオン液体 (CDIPS)57、および CoFe2O4/OCMC/Cu (BDC)58 があります。