이중층 수산화물 신규 나노촉매의 합성, 특성 및 응용

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 1627(2023) 이 기사 인용

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새로운 이종 나노촉매 LDH@3-클로로필트리메톡시실란@1,3-벤젠디설포닐 아민@Cu(LDH@TRMS@BDSA@Cu)를 합성하고 푸리에 변환 적외선 분광법, 전계 방출 주사 전자 현미경, 에너지 산란 X-등의 분석을 통해 확인했습니다. 광선 분광학(EDX), 원소 매핑, X선 회절 분석, 열 중력/열 유도체화(TGA) 및 시차 주사 열량계. 새로 합성된 나노촉매는 용매가 없는 조건에서 다양한 아릴 알데히드, 말로노니트릴, 다양한 아세토페논 및 아세트산암모늄 사이의 반응을 효과적으로 촉매했으며, 이들은 높은 효율로 2-아미노-3-시아노피리딘 유도체로 전환되었습니다. 반응은 단순성, 높은 안정성, 환경 친화성, 우수한 효율성, 짧은 시간 등의 장점을 보였다. 또한 이 촉매는 재활용이 가능하여 촉매력을 크게 잃지 않고 4번 재활용되었습니다.

최근 몇 년 동안 2차원 나노물질은 이종 고체 촉매, 전극, 흡착제, 금속-황 배터리 등의 구성을 위한 매력적인 후보로 널리 연구되고 사용되었습니다1,2,3. 10년 이상 알려진 이중층 수산화물은 자연에 풍부하고 쉽게 추출되며 일반식 [M2+(1-x)Mx3+(OH)2는 다음과 같습니다. ](An-) x/n·zH2O]. 2가 및 3가 형태로 사용되는 금속 양이온은 Mn2+, Fe2+, Mg2+, Co2+, Zn2+, Ca2+ 및 Mn3+, Fe3+, Co3+, Cr3+, Al3+이며 사용되는 음이온은 탄산염, 브롬화물, 염화물 또는 질산염을 포함하는 경우가 많습니다4,5,6 . LDH를 합성하는 방법에는 이온 교환, 열수 및 공침법 등 다양한 방법이 있습니다. LDH는 중성 물질로 음이온의 중간 부분과 층 자체가 양전하를 띠고 있어 합성이 용이하고 수산화물 층을 교체 및 변형할 수 있어 다양한 분야에 응용이 많아 많은 주목을 받고 있습니다. 흡착제7, 촉매 베이스8, 9, 음이온 교환기, 물 전기분해10, 에너지 저장11, 12, 센서와 같은 연구자로부터. 이중층 수산화물과 같은 이종 촉매의 쉬운 분리는 촉매 회수를 위한 쉽고 빠른 경로를 제공하며, 촉매 회수는 녹색 화학과 경제적 모두 유효합니다. 넓은 밴드 갭을 갖는 높은 광학적 투명성, 특이한 반자성 거동을 갖는 높은 전도도, 넓은 밴드 슬릿, 저온에서의 합성을 포함하는 요오드화 구리의 독특한 특성과 흥미로운 물리적 특성으로 인해 많은 연구 작업에서 조사되었습니다. 요오드화 구리는 합성 중 온도 변화에 따라 세 가지 다른 상 α, β 및 γ로 결정화됩니다. 407°C보다 높은 온도에서는 입방형 알파 상이고, 369°C 이상의 온도에서는 육각형 베타 상이며 낮은 온도에서는 결정화됩니다. 온도에서 결정성이 높은 요오드화 구리는 입방 감마상으로 요오드 이온이 구리 이온을 사면체로 둘러싸는 반도체의 일종입니다. 이 나노구리의 응용분야는 다이오드, 태양전지, 반도체 패턴, 유기촉매 등으로 언급될 수 있다16.

피리딘과 같은 헤테로고리 화합물의 합성을 위한 유용한 전략은 모든 출발 물질이 포함된 생성물을 생성하기 위해 최소 3가지 성분을 포함하는 다성분 반응이며, 이는 녹색 화학 측면에서 비용 효율적입니다17, 18. 항균, 항경련제, 항말라리아제, 항산화제, 항당뇨병제, 항염증제, 진통제, 항암제, 항종양제, 간 보호제, 항동맥경화제, 항진균제, 항진균제와 같은 독특한 생물학적 및 의학적 특성에 대해 설명합니다. -해충 특성은 헤테로고리 화합물 중에서 가장 주목을 받고 있습니다. 2-아미노-3-시아노피리딘 골격을 함유한 화합물은 생물학적 활성으로 인해 의료 분야에서 유용한 치료 전구체로 사용됩니다. 이들의 합성에 대해서는 다양한 합성 방법이 보고되어 있는데, 아세트산암모늄, 말로노니트릴, 아세토페논 및 알데히드의 다성분 반응이 가장 중요한 합성 경로이다. 다양한 다성분 합성이 붕산 황산염 나노촉매21, HBF422, 마이크로파 용이23, Amberlyst-1524, 살리실산4, MNP CoFe2O4@SiO2-SO3H25, 나노 고체 자성산, Fe3O426, Fe3O4@g-를 포함한 다양한 촉매에 의해 보고되었습니다. C3N4-SO3H27, Fe3O4@SiO2@(CH2)3NH28, (CH2)2O2P(OH)229, 폴리 N,N-디메틸아닐린-포름알데히드30, 숯 위의 구리 나노입자31, Fe3O4@Niacin32, Bu4N+Br-18, Cu@imineZCMNPs17. 그러나 합성을 위한 더 간단하고 온화한 방법은 여전히 ​​가치가 있습니다. 그러나 합성을 위한 더 간단하고 온화한 방법은 여전히 ​​가치가 있습니다. 언급된 요점에 따르면, 이 연구의 목적은 녹색 화학, 시아노피리딘의 새로운 유도체 합성을 위한 촉매의 회수 및 재사용을 기반으로 하는 빠르고 간단한 방법을 개발하는 것입니다. 여기서 우리는 새롭고 효율적인 나노촉매로서 요오드화 구리 나노입자(LDH@TRMS@BDSA@Cu)를 고정하기 위해 LDH에 배치된 1,3-벤젠디설포닐 아미드(BDSA) 리간드를 사용하여 독특한 촉매를 만드는 데 성공했습니다. 4성분 2-아미노-3-시아노피리딘의 원팟 합성을 위해 용매 없이 온화한 조건에서 다양한 아릴 알데하이드 1, 말로노니트릴 2, 다양한 아세토페논 3 및 암모늄 아세테이트 4 사이의 반응을 사용했습니다(보충 파일 1).