基于氧化铁和多糖的纳米复合材料的制备

在本研究中，我们基于氧化铁和多糖制备和分析了三种不同的催化剂，特别是：氧化铁 - 多糖4磁性纳米颗粒（Fe 2 O 3 -PS4-MNP），氧化铁 - 多糖4（Fe 2 O 3） -PS4）和氧化钛 - 氧化铁 - 多糖4（TiO 2 -Fe 2 O 3 -PS 4）纳米复合材料。使用所提出的无溶剂方法成功地获得了这些材料，如图1所示。通过下面给出的技术表征材料。已经在甲苯与苄基氯的烷基化反应和苯甲醇选择性氧化成苯甲醛中评估了这些体系的催化活性。

X射线衍射

通过X射线衍射分析合成材料的结构和排列。Fe 2 O 3 -PS 4纳米材料的XRD图谱显示出一系列与赤铁矿衍射图案相关的独特衍射线。在Fe 2 O 3 -PS 4纳米材料中观察到20°至40°范围内的典型宽带（典型的无定形材料）（支持信息文件1，图S1A）。磁性材料的X射线衍射图案显示出磁赤铁矿和赤铁矿相的混合物。在这种情况下，类似的XRD图案原则上可与磁铁矿（Fe 3 O 4）相关联）在磁赤铁矿相上，由于这两个相很难通过XRD分析清楚地区分。然而，没有Fe 2+物质（参见下面的XPS分析）和微红色与磁赤铁矿磁相一致（支持信息文件1，图S1B）[51,52]。另一方面，材料TiO 2 -Fe 2 O 3 -PS 4的晶体结构证明是钛铁矿和假铁矿相的混合物（支持信息文件1，图S1C）。

X射线光电子能谱

X射线光电子能谱（XPS）测量与XRD数据一致，其中发现主峰对应于Fe 2 O 3物质。在三种纳米复合材料中，Fe 3+种类的存在也可以分别从710 eV和725 eV 的Fe 2p 3/2和Fe 2p 1/2峰值推断出来（图2）。这些结果与先前的研究非常一致，并且没有显示与材料中存在Fe（II）或Fe（0）物质相关的特征峰[51,52]。关于TiO 2 -Fe 2 O 3-PS4纳米催化剂，XPS实验结果显示在462eV（Ti 2p 3/2）处的条带，其证实在纳米复合材料的表面上存在TiO 2（图2C）。另外，所得材料的解卷积的C 1s XPS光谱显示出与C-C / C = C和C-O键的存在相关的两种不同贡献。此外，Fe 2 O 3 -PS4和Fe 2 O 3 -PS4-MNP纳米材料的O 1s XPS光谱显示出归因于O-C和O-Fe的两个不同的峰，而对于TiO 2 -Fe 2 O 3 - PS4纳米复合材料包含与O-C，O-Ti和O-Fe相关的三种贡献（另见支持信息文件1，图S2-S4，用于XPS光谱）。

氮物理吸附

用N 2吸附 - 解吸等温线分析研究了材料的结构特性。TiO 2 -Fe 2 O 3 -PS 4纳米材料呈现中孔结构，孔径为20nm，表面积为58m 2 / g。然而，在另外两种催化剂中，在p / p 0 > 0.98（III型等温线）中发现了特定的大孔隙率，这与常规有序介孔材料[53]的p / p 0急剧增加明显不同。从0.85到0.90（参见支持信息文件1，图S5为所有吸附 - 解吸等温线）。因此，Fe 2 O 3 -PS 4和Fe 2 O 3 -PS 4 -MNP材料是具有颗粒间孔的大孔固体。对于Fe 2 O 3 -PS 4 -MNP和Fe 2 O 3 -PS 4纳米材料，表面积分别为33和6m 2 / g 。发现三种材料的孔体积在0.30-0.40mL / g的范围内（表1）。通常，所显示的材料满足表面积和孔体积，特别是考虑到它们的制备方法。

电子显微镜

通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）确定纳米材料的形态。显微照片显示三种催化剂的氧化铁纳米颗粒的均匀分布（图3A，C，E）。SEM图像的分析揭示了磁性材料的组成颗粒由于其纳米尺寸而形成聚集体的趋势（图3E）。当在更高的放大倍数下观察这些附聚物时，它们可被视为独立的颗粒。对于TiO 2 -Fe 2 O 3 -PS 4，Fe 2 O 3，这三种材料显示出相似的粒度分布平均值约为9 nm，12 nm和10 nm分别为-PS4和Fe 2O 3 -PS4-MNP（图3B，D，F）。

漫反射红外傅立叶变换光谱

通过漫反射红外傅里叶变换光谱（DRIFT）实验研究了Fe 2 O 3 -PS4-MNP和TiO 2 -Fe 2 O 3 -PS4材料的酸性。TiO 2 -Fe 2 O 3 -PS 4纳米复合材料具有明显的酸性特征。这可以从在1449和1600cm -1处观察到的强烈且明确定义的条带推断，这可以归因于路易斯酸中心（图4A<span styl