这篇化学论文，“转子”再次成为主角

本文来自微信公众号：X-MOLNews
柱子、板子、转子——这“三子”可谓有机化学届的三大“支柱” ，充斥在有机化学的日常工作中。其他领域的同学可能不用过柱子，不用点板子，但是转子作为磁力搅拌的核心，几乎所有反应都要用到。虽然大家的研究多多少少都要与之打交道，但论文中却很少看到转子做主角，这个小东西堪称“幕后英雄” 。不过凡事无绝对，去年一篇研究转子干扰反应的文章（ACS Catal.,2019,9, 3070；这个搅反应的小东西，也许真能“搅”了你的反应），让大家重新认识了小小的转子。

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转子表面残留的杂质可能会影响化学反应。图片来源：ACS Catal.
最近，小小的转子再次成为主角，登上了Chemical Communications杂志，来自南京工业大学陈虹宇教授课题组的研究论文“Scalable and continuous preparation of nano-stirbars by electrospinning” 。这次的转子是真小，小到纳米级别。
在一些特殊的场景，比如微流控领域、静态液滴搅拌等场景，很难有常规转子能满足反应需求。这些场合正是纳米级转子大显身手之地，也是这篇文章要解决的问题。作者使用Fe3O4纳米粒和聚丙烯腈（polyacrylonitrile ， PAN）做原材料利用静电纺丝（electrospinning）技术制备纳米纤维并收集在水浴中，然后在水浴中用超声波处理，将纤维破碎成短的纳米转子。大致过程如下图所示。

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图片来源：Chem. Commun.
除了图片，作者还给出了视频，大家可以目睹上述制备过程（动图及下图a）。虽然纳米级转子在水浴中肉眼几乎不可见，但干燥之后就可以清楚看到（下图b）。该方法可以进行连续制备， 40分钟可以制备53毫克的纳米级转子，有规模化应用的前景。而且，这种转子对酸和碱有很好的耐腐蚀性。纳米转子NSB-4室温状态下在酸性（pH = 1）和碱性（pH = 12）环境中均能保持稳定，且放置24小时后还可正常搅拌（下图c）。

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图片来源：Chem. Commun.
静电纺丝技术是一种用于连续、可规模化合成的简便易行技术。然而，由此制备的纳米纤维内部的磁性纳米粒子多为随机分布，偶极作用较弱。这直接影响其搅拌效果。为解决这一问题，作者制备了不同粒径大小的Fe3O4纳米粒，经过大量实验最终发现使用110 nm油酸稳定的Fe3O4纳米粒制备的纳米转子NSB-4达到了作者要求。在下面这个动图中可以清楚地看到含有纳米转子NSB-4的液滴（最右侧液滴）在加入甲基橙染料后的搅拌效果。

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图片来源：Chem. Commun.
在得到纳米转子NSB-4之后，作者进一步开发其催化剂载体的功能。文献报道金可以作为硼氢化钠还原硝基苯酚成氨基苯酚的催化剂，作者在纳米转子NSB-4的表面埋入金纳米线。在向反应体系加入纳米转子后即可观察到反应液黄色褪去。这表明反应如预期一样进行，证明了纳米转子NSB-4的催化负载作用。

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图片来源：Chem. Commun.
本君觉得这项研究既有趣又有用。估计有不少同学会想要将这款纳米转子应用于自己的工作当中，那么还请您仔细阅读原文，原文对制备纳米转子的许多技术细节和难点进行了详尽的阐述。当然，如果您由此成功制备了自己的纳米转子，别忘了引用该文章哦。