Блог

Jul 29, 2023

Разработка и получение наноархитектоники композита ЛДГ/полимер с определенной морфологией в качестве катализатора зеленого синтеза производных имидазола.

Scientific Reports Volume 12, Номер статьи: 11288 (2022) Цитировать эту статью 1289 Доступов 8 Цитирований 1 Подробности об альтметрических метриках В этой статье была разработана и подготовлена ​​новая наноархитектоника

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 11288 (2022) Цитировать эту статью

1289 доступов

8 цитат

1 Альтметрика

Подробности о метриках

В данной статье была разработана и подготовлена ​​новая наноархитектоника композита СДГ/полимер со специфической морфологией. С этой целью ПАВ ЦТАБ использовали для контроля морфологии слоистого двойного гидроксида (ЛДГ) и получения нанокомпозитов ЛДГ/полимер (ЛДГ-АПС-ПЭИ-ДТПА). Полимер был синтезирован с использованием диэтилентриаминпентауксусной кислоты (ДТПА), полиэтиленимина и использован с СДГ для формирования нанокомпозита с высокой термостабильностью. Впоследствии приготовленный нанокомпозит был идентифицирован методами FTIR, EDX, TGA, XRD, FESEM и BET. Кроме того, полученный нанокомпозит ЛДГ-АПС-ПЭИ-ДТПА был использован в качестве гетерогенного и перерабатываемого катализатора для синтеза производных имидазола в «зеленых» условиях. Результаты показали, что нанокомпозит ЛДГ-АПС-ПЭИ-ДТПА выигрывает от подходящей морфологии, простоты приготовления, высокой каталитической активности и большой площади поверхности. Кроме того, предложенный гетерогенный катализатор ЛДГ-АПС-ПЭИ-ДТПА показал высокую стабильность и возможность повторного использования в течение пяти последовательных опытов, что соответствует принципам зеленой химии.

За последнее десятилетие обширные исследования были сосредоточены на полимерных нанокомпозитах, которые состоят из полимерной матрицы с дисперсными наноразмерными армирующими частицами1,2,3,4. Как правило, нанокомпозиты демонстрируют гораздо лучшие механические свойства, чем аналогичные микроразмерные композиты5,6,7,8,9. Классическая теория композитов предсказывает, что улучшение связи между полимерной матрицей и другими компонентами приводит к улучшению механических свойств8. Состав слоистых неорганических наполнителей в составе полимерных матриц для формирования полимер/слоистых неорганических нанокомпозитов имеет большое значение ввиду их отличительных свойств6,10,11,12. В этом отношении нанокомпозиты слоистый двойной гидроксид (ЛДГ)/полимер относятся к важному классу полимер/слоистых неорганических нанокомпозитов, поскольку они обладают значительно улучшенной термической стабильностью и физическими свойствами13,14,15,16,17,18,19. ЛДГ имеет регулируемую пластинчатую структуру и может быть синтезирован следующими методами: гидролиз мочевины, соосаждение, гидротермальный синтез, одновременное осаждение и ионный обмен20,21,22,23. Ламинаты ЛДГ состоят из катионов металлов и гидроксидов, в которых между слоями располагаются анионы, т.е. межслоевые ионы24. Таким образом, ламинат-ионы, валентные состояния и межслоевые анионы в ЛДГ являются регулируемыми, что делает ЛДГ многообещающим кандидатом для различных применений25. Кроме того, благодаря своей уникальной слоистой структуре он может увеличивать удельную поверхность и активные центры в композитах, что увеличивает возможность смешивания с большинством материалов26. В каталитической реакции использовались различные катализаторы СДГ на основе таких металлов, как Ti, Fe, Mg, Ni, Cu и т. д.16,27,28,29,30.

Химическая структура полиэтиленимина (ПЭИ) состоит из мономеров этиленимина (азиридина) или оксазолина, что приводит к образованию разветвленной или линейной полимерной основы соответственно. Эта молекула представляет собой простую копию этилениминного мотива CH2–CH2–NH. ПЭИ представляет собой водорастворимый разветвленный катионный полимер, имеющий в разветвленных цепях несколько активных аминогрупп31.

Диэтилентриаминпентауксусная кислота (ДТПА) или пентетовая кислота представляет собой аминополикарбоновую кислоту, состоящую из диэтилентриамина с пятью карбоксиметильными группами. Это белое твердое вещество с ограниченной растворимостью в воде32. Молекулу можно рассматривать как расширенную версию ЭДТА, и она используется аналогично33.

Также среди гетероциклических соединений особое внимание привлекают производные имидазола благодаря своим биологическим и лечебным свойствам34,35. Эта группа 1,3-диазолов проявляет такое же терапевтическое действие, как антибиотики и противогрибковые средства. Соединения имидазола используются в качестве лекарственного ядра в некоторых лекарствах, таких как циметидин, кетоконазол, даклатасвир36 и нитроимидазол, который является антибиотиком для лечения желудочно-кишечных инфекций. В последние десятилетия появились сообщения о синтезе производных имидазола в присутствии различных катализаторов. Гомогенные или гетерогенные катализаторы, используемые для синтеза производных имидазола, включают молекулярный йод37, полимер с молекулярным отпечатком38, п-толуолсульфоновую кислоту39, композит оксида графена с хитозаном40 и т. д. Производные имидазола, несмотря на свои преимущества, имеют недостатки из-за использования токсичных растворителей, высокой загрузки катализатор, низкая эффективность производства и стоимость металлических катализаторов.