Palladium nanoparticles supported on graphene and reduced graphene oxide as efficient recyclable catalyst for the Suzuki–Miyaura reaction of potassium aryltrifluoroborates

Palladium nanoparticles supported on graphene platelets have been efficiently used as catalyst in the Suzuki–Miyaura coupling between aryl bromides and potassium aryltrifluoroborates using 0.1 mol% of Pd and potassium carbonate as base in MeOH/H2O as solvent at 80 °C. The reaction can be performed using conventional and microwave heating showing the catalyst high reusability, particularly with microwaves, where lower aggregation of Pd nanoparticles has been observed. A dissolution/re-deposition catalytic mechanism is proposed, based on the fact that palladium leaching to the solution is detected under microwave irradiation.

Cobalt-Impregnated Magnetite as General Heterogeneous Catalyst for the Hydroacylation Reaction of Azodicarboxylates

Catalysts consisting of cobalt and nickel impregnated on magnetite have been prepared, characterized and used for the hydroacylation reaction of different azodicarboxylate compounds with aldehydes, using nearly stoichiometric amounts of both reagents in only 3 h. Furthermore, this reaction has been conducted with the smallest amount of catalyst. The cobalt catalyst is stable enough to be removed by magnetic decantation and recycled ten-fold without any detrimental effect on the results.

Osmium impregnated on magnetite as a heterogeneous catalyst for the syn-dihydroxylation of alkenes

A new catalyst derived from osmium has been prepared, fully characterized and tested in the dihydroxylation of alkenes. The catalyst was prepared by wet impregnation methodology of OsCl3·3H2O on a commercial micro-magnetite surface. The catalyst allowed the reaction with one of the lowest osmium loadings for a heterogeneous catalyst and was selective for the monodihydroxylation of 1,5-dienes. Moreover, the catalyst was easily removed from the reaction medium by the simple use of a magnet. The selectivity of catalyst is very high with conversions up to 99%. Preliminary kinetics studies showed a first-order reaction rate with respect to the catalyst.

Magnetic nanoparticles supported oxime palladacycle as a highly efficient and separable catalyst for room temperature Suzuki–Miyaura coupling reaction in aqueous media

A novel magnetic nanoparticle-supported oxime palladacycle catalyst was successfully prepared and characterized. The magnetically recoverable catalyst was evaluated in the room temperature Suzuki–Miyaura cross-coupling reaction of aryl iodides and bromides in aqueous media. The catalyst was shown to be highly active under phosphine-free and low Pd loading (0.3 mol%) conditions. The catalyst could be easily separated from the reaction mixture using an external magnet and reused for six consecutive runs without significant loss of activity.

Promoter effect of sodium in graphene-supported Ni and Ni–CeO2 catalyst for the low-temperature WGS reaction

The low temperature water–gas shift (WGS) reaction has been studied over Ni–CeO2/Graphene and Ni/Graphene. The catalysts were prepared with 5 wt.% Ni and 20 wt.% CeO2 loadings, by deposition-precipitation employing sodium hydroxide and urea as precipitating agents. The materials were characterized by TEM, powder X-ray diffraction, Raman spectroscopy, H2-temperature-programmed reduction and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The characterization and the reaction results indicated that the interaction between the active species and the support is higher than with activated carbon, and this hinders the reducibility of ceria and thus the catalytic performance. On the other hand, the presence of residual sodium in samples prepared by precipitation with NaOH facilitated the reduction of ceria. The catalytic activity was highly improved in the presence of sodium, what can be explained on the basis of an associative reaction mechanism which is favored over Ni-O-Na entities.

Palladium(II) oxide impregnated on magnetite as a catalyst for the synthesis of 4-arylcoumarins via a Heck-arylation/cyclization process

Heck-arylation/cyclization was achieved using heterogeneous palladium(II) oxide impregnated on magnetite catalyst (2.5 mol%) with a lower catalyst loading than that reported for similar processes. Ethanol was used as a non-toxic and bio-renewable solvent. Good yields were afforded using a broad range of substrates (40–98%). The catalyst could be partially recycled, and analyses confirmed the almost total reduction of palladium(II) oxide to palladium(0) as well as the iodine poissoning effect, which is the main barrier to complete recyclability.

Silica Microparticles Supported Gold and Copper Ferrite Nanoparticles: A Magnetically Recyclable Bimetallic Catalyst for Sonogashira Reaction

Novel silica supported gold and copper ferrite nanoparticles (NPs) have been synthesized, characterized and used as a separable dual catalyst in Sonogashira type reaction. These Au.CuFe2O4@Silica NPs show a high efficiency as catalyst in the alkynylation not only of aryl iodides but also aryl bromides. By using only 0.5 mol% loading and t-BuOK as base in N,N-dimethylacetamide as solvent, aryl iodides react at 115 ºC in 1 d, whereas for aryl bromides the cross-coupling takes place at 130 ºC in 2 d. The catalyst can be successfully recycled using an external magnet for four consecutive runs.

Gold Nanoparticles Supported on Polyacrylamide Containing a Phosphorus Ligand as an Efficient Heterogeneous Catalyst for Three-Component Synthesis of Propargylamines in Water

Gold nanoparticles supported on a polyacrylamide containing a phosphinite ligand have been synthesized and characterized using different techniques such as TEM, SEM, EDX, XPS, and solid UV analyses. The new material was successfully applied as a heterogeneous catalyst for the three-component A3 coupling of amines, aldehydes, and alkynes to give propargylamines. Reactions are performed in neat water at 80 °C with only 0.05 mol% catalyst loading. The heterogeneous catalyst is recyclable during seven consecutive runs with small decrease in activity.

Co-encapsulation of enzymes and antibodies for chemical deactivation of pathogens on paper

Le papier bioactif est obtenu par la modification de substrat du papier avec des biomolécules et des réactifs. Ce type de papier est utilisé dans le développement de nouveaux biocapteurs qui sont portables, jetables et économiques visant à capturer, détecter et dans certains cas, désactiver les agents pathogènes. Généralement les papiers bioactifs sont fabriqués par l’incorporation de biomolécules telles que les enzymes et les anticorps sur la surface du papier. L’immobilisation de ces biomolécules sur les surfaces solides est largement utilisée pour différentes applications de diagnostic comme dans immunocapteurs et immunoessais mais en raison de la nature sensible des enzymes, leur intégration au papier à grande échelle a rencontré plusieurs difficultés surtout dans les conditions industrielles. Pendant ce temps, les microcapsules sont une plate-forme intéressante pour l’immobilisation des enzymes et aussi assez efficace pour permettre à la fonctionnalisation du papier à grande échelle car le papier peut être facilement recouvert avec une couche de telles microcapsules. Dans cette étude, nous avons développé une plate-forme générique utilisant des microcapsules à base d’alginate qui peuvent être appliquées aux procédés usuels de production de papier bioactif et antibactérien avec la capacité de capturer des pathogènes à sa surface et de les désactiver grâce à la production d’un réactif anti-pathogène. La conception de cette plate-forme antibactérienne est basée sur la production constante de peroxyde d’hydrogène en tant qu’agent antibactérien à l’intérieur des microcapsules d’alginate. Cette production de peroxyde d’hydrogène est obtenue par oxydation du glucose catalysée par la glucose oxydase encapsulée à l’intérieur des billes d’alginate. Les différentes étapes de cette étude comprennent le piégeage de la glucose oxydase à l’intérieur des microcapsules d’alginate, l’activation et le renforcement de la surface des microcapsules par ajout d’une couche supplémentaire de chitosan, la vérification de la possibilité d’immobilisation des anticorps (immunoglobulines G humaine comme une modèle d’anticorps) sur la surface des microcapsules et enfin, l’évaluation des propriétés antibactériennes de cette plate-forme vis-à-vis l’Escherichia coli K-12 (E. coli K-12) en tant qu’un représentant des agents pathogènes. Après avoir effectué chaque étape, certaines mesures et observations ont été faites en utilisant diverses méthodes et techniques analytiques telles que la méthode de Bradford pour dosage des protéines, l’électroanalyse d’oxygène, la microscopie optique et confocale à balayage laser (CLSM), la spectrométrie de masse avec désorption laser assistée par matrice- temps de vol (MALDI-TOF-MS), etc. Les essais appropriés ont été effectués pour valider la réussite de modification des microcapsules et pour confirmer à ce fait que la glucose oxydase est toujours active après chaque étape de modification. L’activité enzymatique spécifique de la glucose oxydase après l’encapsulation a été évaluée à 120±30 U/g. Aussi, des efforts ont été faits pour immobiliser la glucose oxydase sur des nanoparticules d’or avec deux tailles différentes de diamètre (10,9 nm et 50 nm) afin d’améliorer l’activité enzymatique et augmenter l’efficacité d’encapsulation. Les résultats obtenus lors de cette étude démontrent les modifications réussies sur les microcapsules d’alginate et aussi une réponse favorable de cette plate-forme antibactérienne concernant la désactivation de E. coli K-12. La concentration efficace de l’activité enzymatique afin de désactivation de cet agent pathogénique modèle a été déterminée à 1.3×10-2 U/ml pour une concentration de 6.7×108 cellules/ml de bactéries. D’autres études sont nécessaires pour évaluer l’efficacité de l’anticorps immobilisé dans la désactivation des agents pathogènes et également intégrer la plate-forme sur le papier et valider l’efficacité du système une fois qu’il est déposé sur papier.

Co-encapsulation of enzymes and antibodies for chemical deactivation of pathogens on paper

Le papier bioactif est obtenu par la modification de substrat du papier avec des biomolécules et des réactifs. Ce type de papier est utilisé dans le développement de nouveaux biocapteurs qui sont portables, jetables et économiques visant à capturer, détecter et dans certains cas, désactiver les agents pathogènes. Généralement les papiers bioactifs sont fabriqués par l’incorporation de biomolécules telles que les enzymes et les anticorps sur la surface du papier. L’immobilisation de ces biomolécules sur les surfaces solides est largement utilisée pour différentes applications de diagnostic comme dans immunocapteurs et immunoessais mais en raison de la nature sensible des enzymes, leur intégration au papier à grande échelle a rencontré plusieurs difficultés surtout dans les conditions industrielles. Pendant ce temps, les microcapsules sont une plate-forme intéressante pour l’immobilisation des enzymes et aussi assez efficace pour permettre à la fonctionnalisation du papier à grande échelle car le papier peut être facilement recouvert avec une couche de telles microcapsules. Dans cette étude, nous avons développé une plate-forme générique utilisant des microcapsules à base d’alginate qui peuvent être appliquées aux procédés usuels de production de papier bioactif et antibactérien avec la capacité de capturer des pathogènes à sa surface et de les désactiver grâce à la production d’un réactif anti-pathogène. La conception de cette plate-forme antibactérienne est basée sur la production constante de peroxyde d’hydrogène en tant qu’agent antibactérien à l’intérieur des microcapsules d’alginate. Cette production de peroxyde d’hydrogène est obtenue par oxydation du glucose catalysée par la glucose oxydase encapsulée à l’intérieur des billes d’alginate. Les différentes étapes de cette étude comprennent le piégeage de la glucose oxydase à l’intérieur des microcapsules d’alginate, l’activation et le renforcement de la surface des microcapsules par ajout d’une couche supplémentaire de chitosan, la vérification de la possibilité d’immobilisation des anticorps (immunoglobulines G humaine comme une modèle d’anticorps) sur la surface des microcapsules et enfin, l’évaluation des propriétés antibactériennes de cette plate-forme vis-à-vis l’Escherichia coli K-12 (E. coli K-12) en tant qu’un représentant des agents pathogènes. Après avoir effectué chaque étape, certaines mesures et observations ont été faites en utilisant diverses méthodes et techniques analytiques telles que la méthode de Bradford pour dosage des protéines, l’électroanalyse d’oxygène, la microscopie optique et confocale à balayage laser (CLSM), la spectrométrie de masse avec désorption laser assistée par matrice- temps de vol (MALDI-TOF-MS), etc. Les essais appropriés ont été effectués pour valider la réussite de modification des microcapsules et pour confirmer à ce fait que la glucose oxydase est toujours active après chaque étape de modification. L’activité enzymatique spécifique de la glucose oxydase après l’encapsulation a été évaluée à 120±30 U/g. Aussi, des efforts ont été faits pour immobiliser la glucose oxydase sur des nanoparticules d’or avec deux tailles différentes de diamètre (10,9 nm et 50 nm) afin d’améliorer l’activité enzymatique et augmenter l’efficacité d’encapsulation. Les résultats obtenus lors de cette étude démontrent les modifications réussies sur les microcapsules d’alginate et aussi une réponse favorable de cette plate-forme antibactérienne concernant la désactivation de E. coli K-12. La concentration efficace de l’activité enzymatique afin de désactivation de cet agent pathogénique modèle a été déterminée à 1.3×10-2 U/ml pour une concentration de 6.7×108 cellules/ml de bactéries. D’autres études sont nécessaires pour évaluer l’efficacité de l’anticorps immobilisé dans la désactivation des agents pathogènes et également intégrer la plate-forme sur le papier et valider l’efficacité du système une fois qu’il est déposé sur papier.

Degradation of azo-dye Orange II by a photoassisted Fenton reaction using a novel composite of iron oxide and silicate nanoparticles as a catalyst

A novel nanocomposite of iron oxide and silicate, prepared through a reaction between a solution of iron salt and a dispersion of Laponite clay, was used as a catalyst for the photoassisted Fenton degradation of azo-dye Orange II. This catalyst is much cheaper than the Nafion-based catalysts, and our results illustrate that it can significantly accelerate the degradation of Orange II under the irradiation of UV light (lambda = 254 nm). An advantage of the catalyst is its long-term stability that was confirmed through using the catalyst for multiple runs in the degradation of Orange II. The effects of the H2O2 molar concentration, solution pH, wavelength and power of the LTV light, catalyst loading, and initial Orange II concentration on the degradation of Orange 11 were studied in detail. In addition, it was also found that discoloration of Orange 11 undergoes a faster kinetics than mineralization of Orange II and 75% total organic carbons of 0.1 mM Orange II can be eliminated after 90 min in the presence of 1.0 g of Fe-nanocomposite/L, 4.8 mM H2O2, and 1 x 8W UVC.

Immobilization of aluminum chloride on MCM-41 as a new catalyst system for liquid-phase isopropylation of naphthalene

A great deal of effort has been made at searching for alternative catalysts to replace conventional Lewis acid catalyst aluminum trichloride (AlCl3). In this paper, immobilization of AlCl3 on mesoporous MCM-41 silica with and without modification was carried out. The catalytic properties of the immobilized catalyst systems for liquid-phase isopropylation of naphthalene were studied and compared with those of H/MCM-41 and H/mordenite. The structures of the surface-immobilized aluminum chloride catalysts were studied and identified by using solid-state magic angle spinning nuclear magnetic resonance (MAS NMR), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), nitrogen adsorption, and X-ray diffraction (XRD) techniques. The catalytic activity of the immobilized catalysts was found to be similar to that of acidic mordenite zeolite. A significant enhancement in the selectivity of 2,6-diisopropylnaphthalene (2,6-DIPN) was observed over the immobilized aluminum chloride catalysts. Immobilization of aluminum chloride on mesoporous silica coupled with surface silylation is a promising way of developing alternative catalyst system for liquid-phase Friedel-Crafts alkylation reactions. (C) 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

The role of Ti as a catalyst for the dissociation of hydrogen on a Mg(0001) surface

In this paper, the dissociative chemisorption of hydrogen on both pure and Ti-incorporated Mg(0001) surfaces are studied by ab initio density functional theory (DFT) calculations. The calculated dissociation barrier of hydrogen molecule on a pure Mg(0001) surface (1.05 eV) is in good agreement with comparable theoretical studies. For the Ti-incorporated Mg(0001) surface, the activated barrier decreases to 0.103 eV due to the strong interaction between the molecular orbital of hydrogen and the d metal state of Ti. This could explain the experimentally observed improvement in absorption kinetics of hydrogen when transition metals have been introduced into the magnesium materials.

Nanocrystalline zirconia as catalyst support in methanol synthosis

Nanocrystalline zirconia was synthesized and used as catalyst support for methanol synthesis. The nanocrystallite particles have new physical and textural properties which are critical in determining the catalytic performance. Nanocrystalline zirconia changes the electronic structure and affects the metal and support interactions on the catalyst. leading to facile reduction. intimate interaction between copper and zirconia, more corner defects and oxygen vacancies on the surface of the catalyst. All these changes are beneficial to the reaction of methanol synthesis from hydrogenation of CO2. As a result. higher conversion of CO2 and selectivity of methanol are achieved compared to the catalysts prepared by conventional co-precipitation method. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.