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Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 5225 (2023) Citer cet article

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Dans la présente étude, nous introduisons un nanocomposite magnétique hybride composé de curcumine (Cur), de nanoparticules magnétiques d'oxyde de fer (Fe3O4 MNP), de lieur mélamine (Mel) et de nanoparticules d'argent (Ag NP). Initialement, une voie in situ facile est administrée pour préparer le système catalytique magnétique efficace Fe3O4@Cur/Mel-Ag. De plus, les performances catalytiques avancées du nanocomposite pour réduire les dérivés du nitrobenzène (NB) en tant que substances chimiques dangereuses ont été évaluées. Néanmoins, un rendement de réaction élevé de 98 % a été obtenu avec des temps de réaction courts de 10 min. De plus, le nanocomposite magnétique Fe3O4@Cur/Mel-Ag a été commodément collecté par un aimant externe et recyclé 5 fois sans diminution notable des performances catalytiques. Par conséquent, le nanocomposite magnétique préparé est une substance privilégiée pour la réduction des dérivés du NB car il a atteint une activité catalytique notable.

Conformément à la recherche environnementale, l’élimination des polluants des ressources naturelles est devenue un défi important et une préoccupation mondiale1,2,3. Cette préoccupation s'est accrue au cours de la dernière décennie proportionnellement à l'augmentation de l'activité industrielle et au rejet de déchets dans les ressources en eau4,5. Parmi diverses espèces nocives de polluants de l’eau, le nitrobenzène (NB), dérivé de sources industrielles telles que les produits pharmaceutiques, les pesticides et les colorants, est un composé toxique, cancérigène et persistant6. L’une des stratégies les plus efficaces pour lutter contre le NB consiste à réduire les dérivés du NB en anilines en tant que substances inoffensives7,8,9. Dans ce contexte, les chercheurs ont étudié de nombreuses voies, systèmes catalytiques et instruments pour faciliter la réaction de réduction des dérivés du NB10,11.

La curcumine (Cur), le polyphénol principal du curcuma, a été utilisée à la fois comme agent stabilisant et réducteur dans la préparation de nanoparticules (NP) d'Au et d'Ag12. Récemment, Sinha et al. ont préparé des AgNP stabilisés par Cur pour la conversion du p-nitrophénol en p-aminophénol. Cette réaction s'est produite dans des conditions douces, sans réactions secondaires. Cependant, la fixation de Cur aux métaux a un certain effet synergique (concernant le catalyseur étant un conduit d'électrons pour la réduction du p-nitrophénol) pour augmenter le nombre de sites catalytiques actifs par unité de surface du catalyseur13. Parmi un grand nombre de nanocatalyseurs efficaces, l'oxyde de fer (Fe3O4 NP) est très apprécié en raison de ses caractéristiques magnétiques, de sa grande surface, de sa fonctionnalisation de surface pratique, de sa stabilité thermique remarquable, de sa nature non toxique et de ses caractéristiques thérapeutiques. C’est pourquoi elle fait l’objet d’une attention accrue14,15,16,17,18,19,20,21,22,23. À cet égard, la combinaison de nanoparticules magnétiques (MNP) et de matériaux polymères conduit à la formation de nouvelles substances hybrides organiques-inorganiques présentant des caractéristiques doubles qui confèrent des caractéristiques magnétiques avec une stabilité et une biocompatibilité améliorées. Récemment, un système catalytique hétérogène composé de poly (p-phénylènediamine) @ Fe3O4 a été préparé en appliquant un liquide ionique [HPy] [HSO4] pour synthétiser efficacement des dérivés de polyhydroquinoléine avec des rendements de 90 à 97 %27. Plusieurs études sur les systèmes catalytiques magnétiques ont été rapportées. De plus, la fonctionnalisation de la nanopoudre Fe3O4@Cur a été proposée pour améliorer les performances catalytiques de Fe3O4@Cur vers la réduction des dérivés NB. De nombreux agents ont été utilisés pour fonctionnaliser les catalyseurs, tels que le CPTMS, le THPP et l'APTES. Le CPTMS contient des atomes de chlore qui associent des paires d'électrons isolées à des cations métalliques et interagissent fortement les uns avec les autres28. La mélamine (Mel) a été attachée au Fe3O4@Cur@CPTMS par un déplacement nucléophile des groupes chlore dans le CPTMS. Pour la catalyse hétérogène, la sélection d’un agent de réticulation approprié est très importante car elle peut influencer le taux de chargement suivant2,29,30,31. Traditionnellement, Mel est bien connu et largement utilisé comme agent de réticulation approprié en raison de sa remarquable capacité de chélation avec les ions métalliques . Par exemple, Nazarzadeh Zare et al. ont appliqué Mel comme agent de réticulation pour le poly (styrène-co-anhydride maléique). Ensuite, le système sulfoné a été magnétisé via la formation in situ de MNP Fe3O4. Ce système efficace a démontré des performances privilégiées dans la synthèse du pyrano[3,2-c]chromène, du pyrano[2,3-c]pyrazole et de la benzylpyrazolyl coumarine34. Étant donné que Mel possède des groupes aminés abondants, fournissant des sites riches pour la chélation des métaux, la post-modification chimique se produit de manière pratique. Cette capacité de Mel a conduit les chercheurs à développer divers systèmes catalytiques ou d'absorption pour éliminer les métaux lourds des ressources en eau. Par exemple, divers systèmes polymères modifiés par Mel ont été conçus pour éliminer rapidement le cuivre (II)35, le plomb (II) et le zinc (II)36, ainsi que le bleu de méthylène37 des solutions aqueuses.