СИНТЕЗ НАНОМАТЕРИАЛОВ Ag/Fe3O4 ИЗ ЭКСТРАКТА ЛИСТЬЕВ ГУАВЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В КАЧЕСТВЕ КАТАЛИЗАТОРА ВОССТАНОВЛЕНИЯ МЕТИЛЕНОВОГО СИНЕГО И РОДАМИНА Б
Аннотация
В этой работе представлены результаты исследований по синтезу Ag/Fe3O4 методом зеленой химии с использованием экстракта листьев гуавы и их применения в качестве катализатора восстановления метиленового синего (MB) и родамина Б (RhB) борогидридом натрия (NaBH4). Физико-химические характеристики материала определяли с помощью рентгеноструктурного анализа, EDX спектров и изображений SEM. Методами физико-химического анализа доказано, что полученный материал состоит из двух наноразмерных фаз: Ag (d = 20 нм) и Fe3O4 (d = 12 нм). Показано, что скорость восстановления метиленового синего и родамина Б борогидридом натрия увеличивается примерно в 26,3 раза и 57,8 раза в присутствии Ag/Fe3O4. Фаза Fe3O4 действует как носитель, определяя магнитные свойства, а фаза Ag выступает как каталитический центр, определяя каталитическую активность материала. Исследовано влияние условий экстракции листьев гуавы и условий синтеза наночастиц серебра на каталитическую активность полученного материала Ag/Fe3O4. По результатам исследований, материалы Ag/Fe3O4, синтезированные методом зеленой химии с использованием экстракта листьев гуавы при следующих условиях: 12,5 г листьев гуавы/200 мл дистиллированной воды, время экстракции: 20 мин, температура экстракции: 70 °C, 10 мл экстракта/50 мл 5 мМ раствора AgNO3 при 40 °C в течение 30 мин, обладают лучшей каталитической активностью. Константы скорости восстановления метиленового синего и родамина Б борогидридом натрия в присутствии Ag/Fe3O4 составляют 0,3534 мин-1 и 0,4886 мин-1, что существенно выше, чем у аналогичных катализаторов. Катализатор был пригоден для вторичной переработки в течение 3 каталитических циклов, при этом эффективность удаления MB (RhB) снизилась с 92,8% (91,6%) до 75,2% (74,5%).
Для цитирования:
Ву Тхи Зуен, Динь Ван Так Синтез наноматериалов Ag/Fe3O4 из экстракта листьев гуавы и их применение в качестве катализатора восстановления метиленового синего и родамина Б. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 4. С. 41-48. DOI: 10.6060/ivkkt.20256804.7133.
Литература
Dinh Van Tac, Vu Thi Duyen. Synthesis of metal-organic framework Ni-MOF using 2-methylimidazole and application for adsorption of organic pigments. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2024. V. 67. N 12. P. 33-38. DOI: 10.6060/ivkkt.20246712.7062.
Toprak T., Anis P. Textile industry's environmental effects and approaching cleaner production and sustainability, an overview. J. Textile Eng. Fashion Technol. 2017. V. 2. N 4. P. 429-442. DOI: 10.15406/jteft.2017.02.00066.
Raian S., Ali S.M., Sarker M.R., Sankaranarayanan B., Kabir G., Paul S.K., Chakrabortty R.K. Assessing sus-tainability risks in the supply chain of the textile industry under uncertainty. Resour. Conserv. Recycl. 2022. V. 177. P. 105975. DOI: 10.1016/j.resconrec.2021.105975.
Al-Tohamy R., Ali S.S., Li F., Okasha K.M., Mahmoud Y.A.G., Elsamahy T., Jiao H., Fu Y., Sun J. A critical review on the treatment of dyecontaining wastewater: Ecotoxicological and health concerns of textile dyes and possible remediation approaches for environmental safety. Ecotoxicol. Environ. Saf. 2022. V. 231. P. 113160. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2021.113160.
Kumar P., Dixit J., Singh A.K., Rajput V.D., Verma P., Tiwari K.N., Mishra S.K., Minkina T., Mandzhieva S. Efficient catalytic degradation of selected toxic dyes by green biosynthesized silver nanoparticles using aqueous leaf extract of Cestrum nocturnum L. Nanomaterials. 2022. V. 12. P. 3851. DOI: 10.3390/nano12213851.
Sandeep D., Khansole V. Study on catalytic reduction of methylene blue using silver nanoparticles synthesized via green route. Internat. J. Res. Appl. Sci. Eng. Technol. 2022. V. 10. N 11. P. 418-423. DOI: 10.22214/ijraset.2022.46942.
Vanaja M., Paulkumar K., Baburaja M., Rajeshkumar S., Gnanajobitha G., Malarkodi C., Sivakavinesan M., Annadurai G. Degradation of methylene blue using bio-logically synthesized silver nanoparticles. Bioinorg. Chem. Appl. 2014. V. 2014. P. 1-9. DOI: 10.1155/2014/742346.
Minh V.X., Lan P.T., Hanh L.T.M., Hoai P.T.T., Mai N.C., Lam T.D. Obtaining new materials based on a com-bination of synthetic zeolites and silver nanoparticles. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 3. P. 59-65. DOI: 10.6060/ivkkt.20236603.6722.
Abbas M., Torati S. R., Kim C. A novel approach for the synthesis of ultrathin silica-coated iron oxide nanocubes decorated with silver nanodots (Fe3O4/SiO2/Ag) and their superior catalytic reduction of 4-nitroaniline. Nanoscale. 2015. V. 7. N 28. P. 12192-12204. DOI: 10.1039/C5NR02680F.
Xie Y., Yan B., Xu H., Chen J., Liu Q., Deng Y., Zeng H. Highly regenerable musselinspired Fe3O4@Polydopamine-Ag core-shell microspheres as catalyst and adsorbent for methylene blue removal. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2014. V. 6. N 11. P. 8845–8852. DOI: 10.1021/am501632f.
Zhang X., Jiang W., Gong X., Zhang Z. Sonochemical synthesis and characterization of magnetic separable Fe3O4/Ag composites and its catalytic properties. J. Alloys Comp. 2010. V. 508. N 2. P. 400-405. DOI: 10.1016/j.jallcom.2010.08.070.
Khedkar C.V., Khupse N.D., Thombare B.R., Dusane P.R., Lole G., Devan R.S., Deshpande A.S., Patil S.I. Magnetically separable Ag-Fe3O4 catalyst for the reduction of organic dyes. Chem. Phys. Lett. 2020. V. 742. P. 137131. DOI: 10.1016/j.cplett.2020.137131.
Padmavathy N., Chakraborty I., Kumar A., Roy A., Bose S., Chatterjee K. Fe3O4@Ag and Ag@Fe3O4 core-shell nanoparticles for radiofrequency shielding and bactericidal activity. CS Appl. Nano Mater. 2022. V. 5. N 1. P. 237-248. DOI: 10.1021/acsanm.1c02722.
Aldosari B.N., El-Aal M.A., Zeid E.F.A., Faris T.M., Aboelela A., Abdellatif A.A.H., Tawfeek H.M. Synthesis and characterization of magnetic Ag–Fe3O4@polymer hybrid nanocomposite systems with promising antibacterial application. Drug Develop. Ind. Pharm. 2023. V. 49. N 12. P. 723-733. DOI: 10.1080/03639045.2023.2277812.
Ying S., Guan Z., Ofoegbu P. C., Clubb P., Rico C., He F., Hong J. Green synthesis of nanoparticles: Current de-velopments and limitations. Environ. Technol. Innov. 2022. V. 26. P. 102336. DOI: 10.1016/j.eti.2022.102336.
Saravanan K., Ilayaraja M., Muthukrishnan P., Ananthakrishnan S., Ravichandiran P. Green synthesis and characterization of Ag and Ag/Fe3O4 nanocomposites for antimicrobial effect and rhodamine- B dye degradation. J. Indian Chem. Soc. 2022. V. 99. N 8. P. 100575. DOI: 10.1016/j.jics.2022.100575.
Huang T., Al-Salem H.S., Binkadem M.S., Al-Goul S.T., Elkott A.F., Alsayegh A. A., Majdou G. J., Batiha G. E. S., Karmakar B. Green synthesis of Ag/Fe3O4 nanoparticles using Mentha extract: Preparation, characterization and investigation of its antihuman lung cancer applica-tion. J. Saudi Chem. Soc. 2022. V. 26. P. 101505-101514. DOI: 10.1016/j.jscs.2022.101505.
Vorokh A.S. Scherrer formula: estimation of error in determining small nanoparticle size. Nanosystems: Phys. Chem. Math. 2018. V. 9. N 3. P. 364-369. DOI: 10.17586/2220-8054-2018-9-3-364-369.
Swathi S., Ameen F., Ravi G., Yuvakkumar R., Hong S., Velauthapillai D., Muneera M. D., AlKahtani D.F., Thambidurai M., Dang C. Cancer targeting potential of bioinspired chain like magnetite (Fe3O4). Curr. Appl. Phys. 2020. V. 20. P. 982-987. DOI: 10.1016/j.cap.2020.06.013.
Islam M.J., Khatun N., Bhuiyan R.H., Sultana S., Shaikh M.A.A., Bitu M.N.A., Chowdhury F., Islam S. Psidium guajava leaf extract mediated green synthesis of silver nanoparticles and its application in antibacterial coatings. RSC Adv. 2023. V. 13. N 28. P. 19164–19172. DOI: 10.1039/D3RA03381C.
Patel P., Maliekal P.J., Lingayat S., Badani P.M. Under-standing the kinetics and reduction of methylene blue us-ing NaBH4. Russ. J. Phys. Chem. B. 2022. V. 16. P. 869-876. DOI: 10.1134/S1990793122050074.
Kurtan U., Amir Md., Baykal A. Fe3O4@Nico-Ag magnetically recyclable nanocatalyst for azo dyes reduction. Appl. Surf. Sci. 2016. V. 363. P. 66-73. DOI: 10.1016/j.apsusc.2015.11.214.
Konduri V.V., Kalagatur N.K., Gunti L., Mangamuri U.K., Kalagadda V.R., Poda S., Krishna S.B.N. Green synthesis of silver nanoparticles from Hibiscus tiliaceus L. Leaves and their applications in dye degradation, antioxidant, antimicrobial, and anticancer activities. South African J. Botany. 2024. V. 168. P. 476-487. DOI: 10.1016/j.sajb.2024.03.035.
Liu Y., Zhang Y.Y., Kou Q.W., Chen Y., Han D.L., Wang D.D., Lu Z.Y., Chen L., Yang J.H., Xing S. Ecofriendly seeded Fe3O4-Ag nanocrystals: a new type of highly efficient and low cost catalyst for methylene blue reduction. RSC Adv. 2018. V. 8. P. 2209-2218. DOI: 10.1039/C7RA11348J.
Saidu F.K., Mathew A., Parveen A., Valiyathra V., Thomas G.V. Novel green synthesis of silver nanoparticles using clammy cherry (Cordia obliqua Willd) fruit extract and investigation on its catalytic and antimicrobial properties. SN Appl. Sci. 2019. V. 1. P. 1368. DOI: 10.1007/s42452-019-1302-x.
Ai L., Zeng C., Wang Q. One-step solvothermal synthesis of Ag-Fe3O4 composite as a magnetically recyclable catalyst for reduction of Rhodamine B. Catal. Commun. 2011. V. 14. P. 68-73. DOI: 10.1016/j.catcom.2011.07.014.
