磁性明胶-壳聚糖水凝胶/ZnCo层状双氢氧化物纳米复合催化剂高效合成多氢喹啉衍生物

本文报道了一种新型磁性明胶-壳聚糖水凝胶/ZnCo LDH/Fe3O4纳米复合催化剂，其在室温下催化不对称Hantzsch反应合成多氢喹啉衍生物表现出卓越性能。该催化剂通过组分协同效应（路易斯酸与氢键作用）实现高催化效率（>91%）和稳定性（4次循环后保持83%活性），兼具操作简便、条件温和、磁回收便捷等优势，为绿色合成提供了经济环保的解决方案。

　　

亮点

• •
  新型Ge-Cs水凝胶/ZnCo LDH/Fe₃O₄纳米复合材料的巧妙构建。
• •
  在环境温度下通过一锅法高效合成多氢喹啉衍生物。
• •
  卓越的催化性能，转化率超过91%。
• •
  催化剂易于通过外部磁场回收，可重复使用四次且活性保持良好。
• •
  通过FT-IR（傅里叶变换红外光谱）、XRD（X射线衍射）、FE-SEM（场发射扫描电子显微镜）、EDX（能量色散X射线光谱）、VSM（振动样品磁强计）和TGA（热重分析）对纳米复合材料进行了全面表征。

材料与方法

本研究所用化合物均为高品质产品，采购自默克、弗鲁卡和阿尔德里奇等全球知名供应商。使用日本岛津生产的FT-8400S傅里叶变换红外光谱仪，采用溴化钾压片法进行官能团鉴定。采用KYKY EM8000场发射扫描电子显微镜评估纳米复合材料的形貌。使用配备在FE-SEM上的能量色散X射线光谱仪进行元素分析。

表征

XRD图谱

Ge-CS水凝胶/ZnCo LDH/Fe₃O₄纳米复合材料的XRD图谱如图1A所示。在2θ = 30°、35°、43°和53°处观察到的散射峰对应于布拉格晶面（220）、（311）、（400）、（422）和（511）。这些测量到的散射峰与JCPDS卡片（00–019-0629）中记载的磁铁矿衍射图谱高度吻合。在布拉格晶面（003）、（006）和（113）处检测到的峰对应于ZnCo LDH，并且与现有文献报道吻合良好。

结论

纳米催化剂在能源生产、节能、化学合成以及减少环境污染物等诸多领域都扮演着至关重要的角色。简而言之，本研究在室温下进行了一项不对称Hantzsch反应，旨在测试一种新型明胶-壳聚糖水凝胶/ZnCo LDH/Fe₃O₄纳米复合材料作为催化剂的效能。为此进行了一系列实验。该纳米复合材料各组分之间产生了协同效应（作为路易斯酸），从而促进了化学反应的进行。