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Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 5225 (2023) Citare questo articolo

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Nel presente studio, introduciamo un nanocomposito magnetico ibrido composto da curcumina (Cur), nanoparticelle magnetiche di ossido di ferro (Fe3O4 MNP), linker di melamina (Mel) e nanoparticelle d'argento (Ag NP). Inizialmente, viene somministrato un facile percorso in situ per preparare l'effettivo sistema catalitico magnetico Fe3O4@Cur/Mel-Ag. Inoltre, sono state valutate le prestazioni catalitiche avanzate del nanocomposito nel ridurre i derivati ​​del nitrobenzene (NB) come sostanze chimiche pericolose. Tuttavia, è stata ottenuta un'elevata resa di reazione del 98% in tempi di reazione brevi di 10 minuti. Inoltre, il nanocomposito magnetico Fe3O4@Cur/Mel-Ag è stato opportunamente raccolto da un magnete esterno e riciclato 5 volte senza una notevole diminuzione delle prestazioni catalitiche. Pertanto, il nanocomposito magnetico preparato è una sostanza privilegiata per la riduzione dei derivati ​​NB poiché ha raggiunto una notevole attività catalitica.

In linea con la ricerca ambientale, l’eliminazione degli inquinanti dalle risorse naturali è diventata una sfida significativa e una preoccupazione globale1,2,3. Questa preoccupazione è aumentata negli ultimi dieci anni in proporzione all’aumento dell’attività industriale e al rilascio di rifiuti nelle risorse idriche4,5. Tra le varie specie nocive di inquinanti acquatici, il nitrobenzene (NB), derivato da fonti industriali come prodotti farmaceutici, pesticidi e coloranti, è un composto tossico, cancerogeno e persistente6. Una delle strategie più efficaci per trattare l'NB è ridurre i derivati ​​dell'NB alle aniline come sostanze innocue7,8,9. In relazione a ciò, i ricercatori hanno studiato molti percorsi, sistemi catalitici e strumenti per facilitare la reazione di riduzione dei derivati ​​NB10,11.

La curcumina (Cur), il polifenolo primario della curcuma, è stata utilizzata sia come agente stabilizzante che riducente nella preparazione di nanoparticelle (NP) di Au e Ag12. Recentemente, Sinha et al. hanno preparato AgNP stabilizzati con Cur per la conversione del p-nitrofenolo in p-amminofenolo. Questa reazione si è verificata in condizioni blande senza reazioni collaterali. Tuttavia, l'attaccamento del Cur ai metalli ha un certo effetto sinergico (riguardo al fatto che il catalizzatore è un condotto elettronico per la riduzione del p-nitrofenolo) per aumentare il numero di siti catalitici attivi per area superficiale unitaria del catalizzatore13. Tra un gran numero di nanocatalizzatori efficienti, l'ossido di ferro (NP Fe3O4) è molto apprezzato per le sue caratteristiche magnetiche, l'ampia area superficiale, la comoda funzionalizzazione superficiale, la notevole stabilità termica, la natura non tossica e le caratteristiche terapeutiche. Pertanto, sta guadagnando maggiore attenzione14,15,16,17,18,19,20,21,22,23. A questo proposito, la combinazione di nanoparticelle magnetiche (MNP) e materiali polimerici porta alla formazione di nuove sostanze ibride organico-inorganiche con doppie caratteristiche che conferiscono alle caratteristiche magnetiche una maggiore stabilità e una migliore biocompatibilità24,25,26. Recentemente, un sistema catalitico eterogeneo costituito da poli(p-fenilendiammina)@Fe3O4 è stato preparato applicando un liquido ionico [HPy][HSO4] per sintetizzare efficacemente i derivati ​​della poliidrochinolina con rese del 90-97%27. Sono stati riportati numerosi studi sui sistemi catalitici magnetici. Inoltre, è stata proposta la funzionalizzazione della nanopolvere Fe3O4@Cur per migliorare le prestazioni catalitiche di Fe3O4@Cur verso la riduzione dei derivati ​​NB. Molti agenti sono stati applicati per funzionalizzare i catalizzatori, come CPTMS, THPP e APTES. Il CPTMS ha atomi di cloro che abbinano coppie di elettroni solitari ai cationi metallici e interagiscono fortemente tra loro28. La melammina (Mel) è stata attaccata al Fe3O4@Cur@CPTMS attraverso uno spostamento nucleofilo dei gruppi cloro nel CPTMS. Per la catalisi eterogenea, la scelta di un reticolante adatto è molto importante poiché può influenzare la velocità di caricamento successiva2,29,30,31. Tradizionalmente, Mel è ben noto e ampiamente utilizzato come reticolante adatto grazie alla sua notevole capacità chelante con ioni metallici32,33. Ad esempio, Nazarzadeh Zare et al. hanno applicato Mel come agente reticolante per poli (anidride stirene-co-maleica). Quindi, il sistema solfonato è stato magnetizzato tramite la formazione in situ di MNP Fe3O4. Questo efficiente sistema ha dimostrato prestazioni privilegiate nella sintesi di pirano[3,2-c]cromene, pirano[2,3-c]pirazolo e benzilpirazolil cumarina34. Poiché Mel ha abbondanti gruppi amminici, che forniscono siti ricchi per la chelazione dei metalli, la post-modificazione chimica avviene convenientemente. Questa capacità di Mel ha portato i ricercatori a sviluppare vari sistemi catalitici o di assorbimento per rimuovere i metalli pesanti dalle risorse idriche. Ad esempio, vari sistemi polimerici modificati con Mel sono stati progettati per rimuovere rapidamente rame (II)35, piombo (II) e zinco (II)36 e blu di metilene37 da soluzioni acquose.