Russian Journal of Inorganic ChemistryRussian Journal of Inorganic ChemistryЖурнал неорганической химии0044-457X3034-560XThe Russian Academy of Sciences69789210.7868/S3034560X25090121НЕОРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И НАНОМАТЕРИАЛЫResearch ArticleINFLUENCE OF SILVER PRECURSORS INTRODUCING METHOD ON PROPERTIES OF MAGNETICALLY RECOVERABLE Ag/FeOx CATALYSTS IN 4-NITROPHENOL REDUCTIONВЛИЯНИЕ СПОСОБА ВВЕДЕНИЯ ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ СЕРЕБРА НА СВОЙСТВА МАГНИТНО-ИЗВЛЕКАЕМЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ Ag/FeOx В ВОССТАНОВЛЕНИИ 4-НИТРОФЕНОЛАTarataykoA. VТаратайкоА. Вtaratayko1997@mail.ruKuznetsovT. AКузнецовТ. АKozhinaM. VКожинаМ. ВMamontovG. VМамонтовГ. ВTomsk State UniversityТомский государственный университет15092025709VOL 70, NO9 (2025)ТОМ 70, №9 (2025)1201121605122025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://transsyst.ru/0044-457X/article/view/697892

The conducted study aims to compare the properties of magnetically recoverable Ag/FeOx catalysts obtained by different synthesis approaches (impregnation, coprecipitation, and impregnation of the pre-reduced support), and to test their activity in 4-nitrophenol reduction in aqueous solution at room temperature. The most active catalysts in 4-nitrophenol reduction are the samples obtained by impregnation with Ag precursors of the pure support (k = 2.19 min−1) and the pre-reduced one in H2/Ar flow at 250°C (k = 3.21 min−1). This is due to the in situ formation of dispersed and active Ag particles from the cationic precursor under the reducing agent NaBH4 exposure. The nature of the Ag precursors (Ag+ or Ag(NH3)2 +) affects Ag particles' activity. The catalysts in which the ammonia complex Ag(NH3)2 + was used as the silver precursor exhibit lower activity compared to samples in which AgNO3 was used. Differences in thermodynamics and kinetics of Ag+ or Ag(NH3)2 + to Ag0 reduction determine the morphology and dispersion of metallic silver particles, which affects the activity of the resulting catalysts. The presence of magnetic properties in the catalyst samples is shown by the exposure of an external magnetic field.

Проведено сравнение свойств магнитно-извлекаемых катализаторов Ag/FeOx, полученных различными методами синтеза (пропитка, соосаждение и пропитка предварительно восстановленного носителя), и их активности в реакции восстановления 4-нитрофенола в водном растворе при комнатной температуре. Наиболее активными катализаторами являются образцы, полученные методами пропитки предшественниками серебра (AgNO3 и [Ag(NH3)2]NO3) носителя γ-Fe2O3 (k = 2.19 мин−1) и оксида железа, предварительно восстановленного в потоке H2/Ar при 250°C (k = 3.21 мин−1). Это связано с формированием in situ под действием восстановителя NaBH4 дисперсных и активных частиц Ag из катионного предшественника серебра. Природа предшественников Ag (Ag+ или Ag(NH3)2 +) оказывает влияние на активность частиц Ag. Катализаторы, в которых предшественником серебра был аммиачный комплекс Ag(NH3)2 +, проявляют меньшую активность по сравнению с образцами, в которых применялся AgNO3. Различия термодинамики и кипетики восстановления Ag+ или Ag(NH3)2 + до Ag0 определяют морфологию и дисперсность частиц металлического серебра, что влияет на активность получаемых катализаторов. Наличие магнитных свойств у образцов катализаторов показано действием на них внешнего магнитного поля.

Ag/FeOx catalystsilver nanoparticlesiron oxide4-nitrophenol reductionmild conditionsmagnetic recoveryкатализатор Ag/FeOxнаночастицы серебраоксид железавосстановление 4-нитрофеноламягкие условиямагнитное извлечениеИсследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (грант № 23-73-10152).Parkinson G.S. // Surf. Sci. Rep. 2016. V. 71. № 1. P. 272. https://doi.org/10.1016/j.surfrep.2016.02.001Шабанова Н.А., Попов В.В., Саркисов П.Д. Химия и технология нанодисперсных оксидов / Уч. пособие. М.: ИКЦ “Академкнига”, 2006. 309 с.Choudhury B.J., Moholkar V.S. // Handbook of Magnetic Hybrid Nanoalloys and their Nanocomposites / Eds. Thomas S., Nochehdehi A.R. Cham: Springer, 2022. P. 879. https://doi.org/10.1007/978-3-030-34007-0_34-1Wu K., Liu J., Saha R. et al. // ACS Omega. 2021. V. 6. P. 6274. https://doi.org/10.1021/acsomega.0c05845Fock J., Bogart L.K., González-Alonso D. et al. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2017. V. 50. P. 265005. https://doi.org/10.1088/1361-6463/aa73faAndrade Â.L., Fabris J.D., Domingues R.Z., Pereira M.C. // Curr. Pharm. Des. 2015. V. 21. № 37. P. 5417. https://doi.org/10.2174/1381612821666150917093543Dar M.I., Shivashankar S.A. // RCS Adv. 2014. V. 4. P. 4105. https://doi.org/10.1039/c3ra45457fLi Z., Chanéac C., Berger G. et al. // RSC Adv. 2019. V. 9. P. 33633. https://doi.org/10.1039/c9ra03234gLam U.T., Mammucari R., Suzuki K., Foster N.R. // Ind. Eng. Chem. Res. 2008. V. 47. P. 599. https://doi.org/10.1021/ie070494+Liu S., Yao K., Fu L.-H., Ma M.-G. // RSC Adv. 2016. V. 6. № 3. P. 2135. https://doi.org/10.1039/c5ra22985eSezer N., Ari I., Biçer Y., Koç M. // J. Magn. Magn. Mater. 2021. V. 538. P. 168300. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2021.168300Liu S., Ma C., Ma M.-G., Xu F. // Composite Nanoadsorbents / Eds. Kyzas G.Z., Mitropoulos A.C. Amsterdam: Elsevier, 2019. P. 295. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-814132-8.00013-7Taleb K., Chekalil N., Saidi-Besbes S. // Handbook of Magnetic Hybrid Nanoalloys and their Nanocomposites / Eds. Thomas S., Nochehdehi A.R. Cham: Springer, 2022. P. 915. https://doi.org/10.1007/978-3-030-34007-0_55-1Simonescu C.M., Culita D.C., Tatarus A. et al. // Nanomater. 2022. V. 12. № 13. P. 2247. https://doi.org/10.3390/nano12132247Wu W., Wu Z., Yu T. et al. // Sci. Technol. Adv. Mater. 2015. V. 16. P. 023501. https://doi.org/10.1088/1468-6996/16/2/023501Alivand M.S., Mazaheri O., Wu Y. et al. // Nat. Commun. 2022. V. 13. P. 1249. https://doi.org/10.1038/s41467-022-28869-6Mendes M.S.L., Araujo A.B., Neves M.A.F.S., Pedrosa M.S. // Curr. Appl. Polym. Sci. 2022. V. 5. P. 3. https://doi.org/10.2174/2452271605666220304091807Roy S.D., Das K.C., Dhar S.S. // Inorg. Chem. Commun. 2021. V. 134. P. 109050. https://doi.org/10.1016/j.inoche.2021.109050Ahmad T., Phul R., Khan H. // Curr. Org. Chem. 2019. V. 23. P. 994. https://doi.org/10.2174/1385272823666190314153208Pires M.S., Lacerda L.C.T., Corrêa S. et al. // Recent Advances in Complex Functional Materials / Eds. Longo E., La Porta F.A. Cham: Springer, 2017. P. 409. https://doi.org/10.1007/978-3-319-53898-3_16Wei X., Zhou Y., Li Y., Shen W. // RSC Adv. 2015. V. 5. P. 66141. https://doi.org/10.1039/c5ra08254dMaharjan A., Dikshit P.K., Gupta A., Kim B.S. // J. Chem. Technol. Biotechnol. 2020. V. 95. P. 2495. https://doi.org/10.1002/jctb.6431Pereira M.C., Oliveira L.C.A., Murad E. // Clay Miner. 2012. V. 47. P. 285. https://doi.org/10.1180/claymin.2012.047.3.01Rusevova K., Kopinke F.-D., Georgi A. // J. Hazard. Mater. 2012. V. 241–242. P. 433. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2012.09.068Kumar A., Chauhan A.S., Bains R., Das P. // Org. Biomol. Chem. 2023. V. 21. P. 3829. https://doi.org/10.1039/D3OB00314KGeng L., Zheng B., Wang X. et al. // Chem. Cat. Chem. 2016. V. 8. P. 805. https://doi.org/10.1002/cctc.201501149Kumar P., Tomar V., Kumar D. et al. // Tetrahedron. 2022. V. 106–107. P. 132641. https://doi.org/10.1016/j.tet.2022.132641Yan F., Sun R. // Mater. Res. Bull. 2014. V. 57. P. 293. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2014.06.012Wang Z., Shen B., Aihua Z., He N. // Chem. Eng. J. 2005. V. 113. P. 27. https://doi.org/10.1016/j.cej.2005.08.003Zhang D.-H., Li G.-D., Li J.-X., Chen J.-S. // Chem. Commun. 2008. P. 3414. https://doi.org/10.1039/b805737kMilone C., Ingoglia R., Schipilliti L. et al. // J. Catal. 2005. V. 236. P. 80. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2005.09.023Leonel A.G., Mansur A.A.P., Mansur H.S. // Handbook of Magnetic Hybrid Nanoalloys and their Nanocomposites / Eds. Thomas S., Nochehdehi A.R. Cham: Springer, 2022. P. 1103. https://doi.org/10.1007/978-3-030-34007-0_37-1Savel’eva A.S., Evdokimova E.V., Mamontov G.V. // Russ. J. Inorg. Chem. 2024. V. 69. P. 1754. https://doi.org/10.1134/S0036023624602356Jeon H., Lee H.-J. // Nanomater. 2023. V. 13. P. 1037. https://doi.org/10.3390/nano13061037Paul B., Sharma S.K., Adak S. et al. // New J. Chem. 2019. V. 43. P. 8911. https://doi.org/10.1039/c9nj01085hLei G., Ma J., Li Z. et al. // Nanomater. 2018. V. 8. P. 877. https://doi.org/10.3390/nano8110877Grabchenko M.V., Mamontov G.V., Zaikovskii V.I. et al. // Appl. Catal. B: Environ. 2020. V. 260. P. 118148. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2019.118148Taratayko A., Kolobova E., Mamontov G. // Catalysts. 2022. V. 12. № 11. P. 1393. https://doi.org/10.3390/catal12111393Chernykh M., Mikheeva N., Zaikovskii V. et al. // Catalysts. 2020. V. 10. P. 580. https://doi.org/10.3390/catal10050580Shi Y., Zhang X., Zhu Y. et al. // RSC Adv. 2016. V. 6. P. 47966. https://doi.org/10.1039/C6RA00631KJoshi M.K., Pant H.R., Kim H.J. et al. // Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Asp. 2014. V. 446. P. 102. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2014.01.058Thommes M., Kaneko K., Neimark A.V. et al. // Pure Appl. Chem. 2015. V. 87. № 9–10. P. 1051. https://doi.org/10.1515/pac-2014-1117Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. М.: Химия, 1971. 456 с.Bradley M.J., Tratnyek P.G. // ACS Earth Space Chem. 2019. V. 3. P. 688. https://doi.org/10.1021/acsearthspacechem.8b00200Kim W., Suh C.-Y., Cho S.-W. et al. // Talanta. 2012. V. 94. P. 348. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2012.03.001Bondarenko L.S., Pankratov D.A., Dzeranov A.A. et al. // Mendeleev Commun. 2022. V. 32. P. 642. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2022.09.025Pankratov D.A., Anuchina M.M., Spiridonov F.M., Krivtsov G.G. // Crystallogr. Rep. 2020. V. 65. № 3. P. 393. https://doi.org/10.1134/S1063774520030244Lin H.-Y., Chen Y.-W., Li C. // Thermochim. Acta. 2003. V. 400. P. 61. https://doi.org/10.1016/S0040-6031(02)00478-1Zhang X., Yang Y., Lv X. et al. // Catalysts. 2017. V. 7. P. 382. https://doi.org/10.3390/catal7120382Boudart M., Vannice M.A., Benson J.E. // Z. Phys. Chem. Neue Folge. 1969. Bd. 64. S. 171. https://doi.org/10.1524/zpch.1969.64.1_4.171Taratayko A., Larichev Yu., Zaikovskii V. et al. // Catal. Today. 2021. V. 375. P. 576. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2020.05.001Chang S., Liu C., Sun Y. et al. // ACS Appl. Nano Mater. 2020. V. 3. P. 2302. https://doi.org/10.1021/acsanm.9b02415Chernykh M.V., Mikheeva N.N., Zaikovskii V.I., Mamontov G.V. // Kinet. Catal. 2020. V. 61. № 5. P. 794. https://doi.org/10.1134/S002315842005002XJiang S.-F., Ling L.-L., Xu Z. et al. // Ind. Eng. Chem. Res. 2018. V. 57. P. 13055. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.8b02777