Perlas de quitosano con nanopartículas de plata: un sistema híbrido versátil para aplicaciones en catálisis heterogénea

Abstract

El quitosano (Q) es un biopolímero derivado de la quitina, con una estructura rica en grupos amino e hidroxilo que le otorgan propiedades como hidrofilicidad y capacidad de quelación. Estas características permiten procesarlo en diversas formas, como escamas o fibras, y lo hacen ideal para aplicaciones como catalizadores heterogéneos. Al incorporar nanopartículas metálicas, como las de plata (AgNP), el Q actúa como agente reductor, estabilizante y controlador del tamaño, mejorando la eficiencia en reacciones como la hidrogenación de nitroarenos. Las perlas Ag/Q se prepararon mediante reticulación iónica, controlando el tamaño y forma al variar el diámetro de la aguja de goteo. Se optimizaron condiciones de preparación para obtener esferas de tamaño y resistencia deseados, con un diámetro medio de 2 y 3 mm. La espectroscopía UV-vis mostró un pico a 410 nm, confirmando la presencia de AgNP esféricas. Las micrografías electrónicas revelaron nanopartículas de plata con un tamaño de 1,8 nm. La espectroscopía infrarroja mostró el papel de los grupos -OH y -NH2 del Q en la reducción y estabilización de las AgNP. Las esferas Ag/Q demostraron alta eficiencia catalítica en la reducción de p-nitrofenol a p-aminofenol, con buena reutilización hasta cinco ciclos sin pérdida de actividad.

Chitosan (Q) is a biopolymer derived from chitin, with a structure rich in amino and hydroxyl groups that give it properties such as hydrophilicity and chelating capacity. These characteristics allow it to be processed in various forms, such as flakes or fibers, and make it ideal for applications such as heterogeneous catalysts. By incorporating metal nanoparticles, such as silver (AgNP), Q acts as a reducing agent, stabilizer, and size controller, improving efficiency in reactions such as the hydrogenation of nitroarenes. Ag/Q beads were prepared by ionic cross-linking, controlling the size and shape by varying the diameter of the dropper needle. Preparation conditions were optimized to obtain spheres of the desired size and strength, with an average diameter of 2 and 3 mm. UV-vis spectroscopy showed a peak at 410 nm, confirming the presence of spherical AgNPs. Electron micrographs revealed silver nanoparticles with a size of 1.8 nm. Infrared spectroscopy showed the role of the -OH and -NH2 groups of Q in the reduction and stabilization of AgNPs. Ag/Q spheres demonstrated high catalytic efficiency in the reduction of p-nitrophenol to p-aminophenol, with good reuse up to five cycles without loss of activity.