NiFe₂O₄ / MoS₂ 나노복합체 (니트로방향족 환원)

역스피넬 **NiFe₂O₄ 나노입자 (~50 nm)**가 2D MoS₂ 시트 위에 분산된 구조로, 니켈-헥사시아노철산염 (NiHCFe) 프러시안 블루 유사체 전구체로부터 유도됨 (see Wang et al., Journal of Industrial and Engineering Chemistry (2022)).

소재 개요

• NiHCFe (prussian-blue-analogue-PBA)를 MoS₂ 위에 공침시킨 후 하소 (900 °C, 4 h, Ar/H₂) → 역스피넬 NiFe₂O₄ NP (~50 nm, TEM/EDS 기준)가 MoS₂ 위에 균일하게 분포 (see Wang et al., Journal of Industrial and Engineering Chemistry (2022), Scheme 1, Fig. 1g–k).
• BET 11 m² g⁻¹, 기공 크기 ~3 nm (Fig. S₄); XPS O 1s 산화성 산소 분율 53.2% (높은 표면 산소 공공 밀도, Fig. 3c); ESR g = 2.00으로 전자 포획 공공 중심 확인 (Fig. 4); VSM에서 강한 페리자성 이력곡선 확인 → 자기 분리 가능.

성능

• 니트로벤젠 → 아닐린 전환율 99% (NaBH₄, H₂O, 상온, 2 h, 0.3 mol% Ni; Table 1 entry 1) — NiFe₂O₄-MoS₂-nitrobenzene-yield에 기록됨.
• 5회 재사용 후에도 활성 > 85% 유지 (Fig. 6b).

반응 메커니즘

MoS₂의 n형 반도체 전도성과 NiFe₂O₄ 표면 산소 공공이 결합하여 multiple-electron-transfer-pathways-MoS₂-NiFe₂O₄을 형성하며, 이는 MoS₂ 단독 사용 시 41%에 비해 99%의 전환율을 보이는 이유를 설명함.