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Scientific Reports 13권, 기사 번호: 5225(2023) 이 기사 인용

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현재 연구에서는 커큐민(Cur), 산화철 자성 나노입자(Fe3O4 MNPs), 멜라민 링커(Mel) 및 은 나노입자(Ag NPs)로 구성된 하이브리드 자성 나노복합체를 소개합니다. 처음에는 Fe3O4@Cur/Mel-Ag 효과적인 자기 촉매 시스템을 준비하기 위해 간편한 현장 경로가 관리됩니다. 또한, 유해화학물질인 니트로벤젠(NB) 유도체를 감소시키는 나노복합체의 향상된 촉매 성능을 평가했다. 그럼에도 불구하고 10분이라는 짧은 반응시간에 98%의 높은 반응수율을 달성하였습니다. 또한, Fe3O4@Cur/Mel-Ag 자성 나노복합체는 외부 자석에 의해 편리하게 수집되었으며 촉매 성능이 눈에 띄게 저하되지 않고 5회 재활용되었습니다. 따라서 제조된 자성 나노복합체는 주목할만한 촉매 활성을 달성했기 때문에 NB 유도체 환원에 탁월한 물질입니다.

환경 연구와 함께 천연자원의 오염물질 제거는 중요한 과제이자 세계적인 관심사가 되었습니다1,2,3. 이러한 우려는 산업 활동의 증가와 폐기물의 수자원 방출에 비례하여 지난 10년 동안 증가했습니다4,5. 다양한 유해한 수질 오염 물질 중에서 의약품, 살충제, 염료 등 산업 자원에서 추출되는 니트로벤젠(NB)은 독성이 있고 발암성이 있으며 지속적인 화합물입니다6. NB를 처리하는 가장 효율적인 전략 중 하나는 NB 유도체를 무해한 물질인 아닐린으로 줄이는 것입니다7,8,9. 이와 관련하여 연구자들은 NB 유도체 환원 반응을 촉진하기 위해 많은 경로, 촉매 시스템 및 도구를 연구했습니다.

강황의 주요 폴리페놀인 커큐민(Cur)은 Au 및 Ag 나노입자(NP) 준비에서 안정화제 및 환원제로 활용되어 왔습니다12. 최근에는 Sinha et al. p-니트로페놀을 p-아미노페놀로 전환시키기 위해 Cur 안정화 AgNP를 준비했습니다. 이 반응은 부반응 없이 온화한 조건에서 발생했습니다. 그러나 금속에 Cur를 부착하면 촉매의 단위 표면적당 촉매 활성 부위 수를 향상시키는 시너지 효과(촉매가 p-니트로페놀의 환원을 위한 전자 도관이라는 점에서)가 있습니다. 수많은 효율적인 나노촉매 중에서 산화철(Fe3O4 NPs)은 자성 특성, 넓은 표면적, 편리한 표면 기능화, 놀라운 열 안정성, 무독성 특성 및 치료 특성으로 인해 높은 평가를 받고 있습니다. 따라서 점점 더 많은 관심을 받고 있습니다14,15,16,17,18,19,20,21,22,23. 이와 관련하여, 자성 나노입자(MNP)와 고분자 재료의 결합은 향상된 안정성과 향상된 생체 적합성을 갖춘 자기 특성을 제공하는 이중 기능을 갖춘 새로운 유무기 하이브리드 물질을 형성합니다24,25,26. 최근에는 [HPy][HSO4] 이온성 액체를 적용하여 폴리히드로퀴놀린 유도체를 90-97% 수율로 효과적으로 합성함으로써 폴리(p-페닐렌디아민)@Fe3O4로 구성된 이종 촉매 시스템이 제조되었습니다. 자기 촉매 시스템에 대한 여러 연구가 보고되었습니다. 또한, Fe3O4@Cur 나노분말의 기능화는 NB 유도체 환원에 대한 Fe3O4@Cur의 촉매 성능을 향상시키기 위해 제안되었습니다. CPTMS, THPP 및 APTES와 같은 촉매 기능화를 위해 많은 제제가 적용되었습니다. CPTMS에는 고독한 전자쌍을 금속 양이온과 일치시키고 서로 강하게 상호 작용하는 염소 원자가 있습니다28. 멜라민(Mel)은 CPTMS에서 염소 그룹의 친핵성 치환을 통해 Fe3O4@Cur@CPTMS에 부착되었습니다. 이질적인 촉매 작용의 경우 적합한 가교제를 선택하는 것은 후속 로딩 속도에 영향을 미칠 수 있으므로 매우 중요합니다. 전통적으로 Mel은 금속 이온과의 뛰어난 킬레이트 능력으로 인해 적합한 가교제로 잘 알려져 널리 사용되었습니다. 예를 들어, Nazarzadeh Zare et al. 폴리(스티렌-코-말레산 무수물)의 가교제로 Mel을 적용했습니다. 그런 다음, 설폰화된 시스템은 Fe3O4 MNP의 현장 형성을 통해 자화되었습니다. 이 효율적인 시스템은 피라노[3,2-c]크로멘, 피라노[2,3-c]피라졸 및 벤질피라졸릴 쿠마린34의 합성에서 뛰어난 성능을 보여주었습니다. Mel은 풍부한 아미날 그룹을 갖고 있어 금속에 대한 킬레이트화를 위한 풍부한 위치를 제공하므로 화학적 후처리가 편리하게 발생합니다. Mel의 이러한 능력으로 인해 연구자들은 수자원에서 중금속을 제거하기 위한 다양한 촉매 또는 흡수 시스템을 개발하게 되었습니다. 예를 들어, 다양한 Mel 변형 폴리머 시스템은 수용액에서 구리(II)35, 납(II), 아연(II)36, 메틸렌 블루37를 신속하게 제거하도록 설계되었습니다.