Bentonita magnética decorada com nanopartículas de Pd e cruz

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 2001 (2023) Citar este artigo

786 Acessos

2 Altmétrica

Detalhes das métricas

Este estudo relata a preparação de um novo tipo de suporte baseado em bentonita magneticamente reciclável funcionalizada com divinilbenzeno-polivinil piridina (PVP-DVB) para nanocatalisador de Pd (II) por um método simples e econômico. Primeiramente, o método convencional de coprecipitação sintetizou nanopartículas (NPs) de Fe3O4 em folhas de bentonita. Em seguida, a superfície de suporte magnético preparada foi funcionalizada por divinilbenzeno-polivinil piridina (PVP-DVB) para criar um polímero reticulado com alta capacidade de coordenação com o paládio. Unidades repetidas de nitrogênio na cadeia de polímero PVP-DVB aumentam o número de ligações de Pd e, assim, levam a um maior desempenho do nanocatalisador. Por fim, as NPs de paládio foram simultaneamente sintetizadas e imobilizadas em condições brandas. O nanocatalisador sintetizado foi caracterizado por vários métodos, como microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão, espectroscopia de fotoelétrons de raios X, difração de raios X, espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier, magnetômetro de amostra vibratória, espectrometria de massa com plasma acoplado indutivamente e análise termogravimétrica. A eficiência do nanocatalisador heterogêneo sintetizado foi investigada nas reações de acoplamento cruzado de Suzuki-Miyaura entre uma variedade de haletos de arila (X = Cl, Br, I) com ácido fenilborônico e na redução de 4-nitrofenol (4-NP). Além disso, o nanocatalisador sintetizado pode ser facilmente recuperado e reutilizado várias vezes com uma eficiência superior a 90%.

Hoje, a reação de acoplamento de Suzuki-Miyaura é usada como um método orgânico moderno na presença de nanopartículas metálicas como Pd para a síntese de compostos biaril, que são usados ​​na fabricação de muitos medicamentos, polímeros e produtos naturais1,2. Uma das principais razões para a popularidade das reações de Suzuki é a não toxicidade dos materiais usados ​​e solventes ecológicos3,4. Assim, nos últimos anos, o projeto e a síntese de catalisadores homogêneos ou heterogêneos com características únicas como reciclabilidade e compatibilidade com o meio ambiente com máxima eficiência no aumento da velocidade dessa reação têm sido uma das principais preocupações da indústria5,6. O paládio é conhecido como um metal caro e o principal catalisador nas reações de acoplamento. As nanopartículas de Pd têm muitas vantagens, como fácil acesso aos elétrons da camada d, propriedades quânticas distintas e tamanho ajustável são as mais proeminentes, mas não são usadas como um catalisador homogêneo porque uma quantidade significativa é desperdiçada durante o processo de separação, portanto, para resolver esse problema, é usado como catalisador de metal heterogêneo em alguns compostos de suporte7,8,9. É muito importante escolher suportes baratos, disponíveis e ecológicos do ponto de vista da química verde. Além disso, o suporte desempenha um papel fundamental na preparação de catalisadores heterogêneos, pois o mau desempenho do catalisador ou sua falta de recuperação pode ser consequência da fraca interação do suporte com os íons metálicos10. A bentonite é um tipo de argila e um material mineral natural e não tóxico que, com uma superfície e estrutura óptimas, pode ser um suporte adequado e ao mesmo tempo um adsorvente eficaz para manter o polímero e os metais de transição na sua superfície.

Por outro lado, a liberação indiscriminada de nitroaromáticos na água como poluentes emergentes amplamente utilizados pelos industriais é considerada uma séria ameaça ao meio ambiente e à saúde humana. O 4-NP como nitroaromático causa cefaléia, náusea, sonolência e cianose em humanos11,12. Portanto, uma ampla gama de métodos, como adsorção de superfície, separação por membrana, eletrocoagulação e tratamento biológico, foi desenvolvida para remover o 4-NP da água, mas a redução catalítica pode ser considerada o método mais conhecido porque é econômico e muito seguro . As aminas obtidas nessa redução são matérias-primas valiosas ou intermediárias na produção de medicamentos, borracha, corantes e antioxidantes13,14.