Sustainable metal-organic framework derived-nanostructured catalysts for the heterogeneous reduction of nitroaromatics

Abstract

Metal-organic framework (MOF)-derived nanocatalysts on various nanostructured supports are generally efficient heterogeneous catalysts employable for organic transformations. Herein, nickel Prussian blue (PB) nanoparticles were deployed to form NiFe2O4 nanocatalysts supported on 2D molybdenum disulfide (MoS2) through facile heat treatment. NiFe2O4 nanocatalysts could be uniformly dispersed on the high-specific-area MoS2 surface, representing a highly efficient, inexpensive, and magnetically recoverable nanocomposite catalyst. The semiconductor property of MoS2 ensures a high electric conductivity, thus enhancing electron transfer between the reductant and the reactant. Furthermore, the solid magnetic characteristics enable its convenient separation from the reaction mixture. NiFe2O4 nanoparticles on MoS2-supported produces multiple electron transfer pathways and overcome known drawbacks of catalytic methods that use metals alone, endowing long-term cycle stability. Overall, MoS2/NiFe2O4 exhibited excellent catalytic activity and high yields in the reduction of nitrobenzene in water, maintained even after five cycles.

다양한 나노 구조 지지체 상의 금속유기구조체 (MOF) 유래 나노 촉매는 일반적으로 유기물 반능에 사용할 수 있는 효율적인 이종 촉매이다. 여기에서는 니켈 프로이센 블루(PB) 나노입자를 배치하여 2D 몰리브덴디설파이드(MoS2)에 담지된 NiFe2O4 나노촉매를 열처리를 통해 형성하였다. NiFe2O4 나노 촉매는 고비면적 MoS2 표면에 균일하게 분산될 수 있으며, 이는 매우 효율적이고 저렴하며 자기적으로 회수 가능한 나노복합 촉매를 나타낸다. MoS2 의 반도체 특성은 높은 전기 전도도를 보장하여 환원제와 반응물 간의 전자 전달을 향상시킨다. 또한, 강한 자성 특성은 반응 혼합물로부터 쉽게 분리할 수 있다. MoS2 담지된 상의 NiFe2O4 나노입자는 다수의 전자전달경로를 생성하고 금속만을 사용하는 촉매방법의 알려진 단점을 극복하여 장기적인 사이클 안정성을 제공한다. 전체적으로 MoS2/NiFe2O4 는 우수한 촉매 활성과 5 사이클 이후에도 유지되는 물 속 니트로벤젠의 환원 수율이 높은 것을 확인할 수 있었다