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Jun 20, 2023

a mil

Relatórios Científicos volume 5,

Scientific Reports volume 5, Número do artigo: 14341 (2015) Citar este artigo

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Metal ou óxidos metálicos/nanocompósitos de carbono com superestruturas hierárquicas tornaram-se um dos materiais funcionais mais promissores em sensor, catálise, conversão de energia, etc. ) método derivado. Três tipos de Fe-MOFs (MIL-88A) com diferentes morfologias foram previamente preparados como moldes e depois pirolisados ​​para fabricar as novas superestruturas hierárquicas Fe3O4/carbono correspondentes. Os estudos sistemáticos sobre o processo de decomposição térmica dos três tipos de MIL-88A e o efeito da morfologia do molde nos produtos foram realizados em detalhes. Microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão, difração de pó de raios X, espectroscopia de fotoelétrons de raios X e análise térmica foram empregadas para investigar as superestruturas hierárquicas Fe3O4/carbono. Com base nessas superestruturas hierárquicas Fe3O4/carbono resultantes, um novo e sensível sensor de N-acetilcisteína não enzimático foi desenvolvido. As superestruturas porosas e hierárquicas e a grande área superficial das superestruturas formadas de Fe3O4/carbono eventualmente contribuíram para a boa atividade eletrocatalítica do sensor preparado para a oxidação de N-acetilcisteína. O método proposto de preparação das superestruturas hierárquicas Fe3O4/carbono é simples, eficiente, barato e de fácil produção em massa. Pode abrir um novo caminho para a preparação de superestruturas hierárquicas.

Fe3O4 tem atraído muita atenção por suas novas propriedades magnéticas e catalíticas. No entanto, sua baixa condutividade, fácil agregação e inutilidade em soluções ácidas fortes o excluem como materiais promissores em muitos campos, como eletroquímica e biologia. Para superar essas desvantagens, outros agentes (por exemplo, lipossoma, micela, polímero, sílica) com propriedades compensatórias foram introduzidos no Fe3O41. Dentre eles, o carbono foi o material típico utilizado para promover a condutividade e estabilidade do Fe3O4. Por exemplo, o Fe3O4 incorporado em nanofolhas de carbono poroso ou nanotubo foi beneficiado pela condutividade do carbono e usado como um material de ânodo de bateria de íon de lítio durável de alta taxa. Ao mesmo tempo, a matriz de carbono pode efetivamente inibir a agregação de Fe3O42,3. Os nanocompósitos de Fe3O4@carbon após modificações adicionais com agentes oxidantes fortes podem ser biocompatíveis e aplicados como drug delivery4. Recentemente, a síntese hidrotérmica em uma etapa de nanocompósitos de carbono Fe3O4@ tem sido relatada com grande desempenho em biomedicina5.

Geralmente, existem duas estratégias para sintetizar nanocompósitos de Fe3O4@carbon. O primeiro método é a química úmida, ou seja, o Fe3O4@carbon é sintetizado pela mistura de nanopartículas de Fe3O4 ou seus precursores com uma fonte de carbono (por exemplo, glicose, dopamina, etileno glicol, ácido cítrico, ácido oleico, EDTA, etc.) seguido de uma processo de carbonização5,6,7,8,9,10. Para esta estratégia, era necessária uma forte dependência das condições de reação, portanto, a agregação e os resíduos químicos eram inevitáveis. Além disso, a maioria dos produtos tinha exteriores compactos e lisos, limitando a utilização efetiva da superfície interna. O segundo método é o método seco, como a pulverização catódica de magnetron. Com este método, o Fe3O4@carbon resultante sempre apresentou baixa dimensionalidade2. De fato, as propriedades dos materiais podem ser aprimoradas pela adaptação de suas formas, tamanhos e composições11. Muito esforço tem sido dedicado para projetar a morfologia dos materiais para promover ainda mais seu desempenho12,13. Recentemente, a arquitetura tridimensional (3D) foi empregada como modelo para proporcionar alta porosidade e boa condutividade14,15. Por exemplo, NPs bimetálicas tipo flor ou dendríticas à base de Pt mostraram grande potencial como catalisadores para reduzir o consumo de Pt, proporcionando uma alta área superficial e facilitando um melhor desempenho nas aplicações catalíticas16,17,18,19,20.