フェントン様酸化により、酸化マンガンを搭載した炭素質ナノファイバー膜を搭載したミメチルスルホキシド中のメチレンブルーの可逆的ろ過レドックス

有機溶媒中のメチレンブルーの可逆的酸化還元は非常に魅力的でしたが、めったに報告されませんでした。この研究では、MNO2負荷の炭素質ナノファイブ膜（CPAN-MNO2）を使用して、フェントン様酸化を介して、ジメチルスルホキシド（DMSO）におけるメチレンブルー（MB）の連続ろ過レドックスを認識しました。炭素質ナノファイバー膜（CPAN）は、ポリアクリロニトリルのエレクトロスピニングとその後の炭化を通じて製造されました。得られたCPANナノファイブ膜は、極性DMSOの優れた安定性を示しました。MNO2は、CPANと過マンガン酸カリウムの間のin situ酸化還元反応を介して、cPANナノファイバーに容易にコーティングできます。製造されたCPAN-MNO2膜は、重力駆動型の連続ろ過プロセス中に、DMSOのMBに向かって瞬間的な還元特性を示しました。興味深いことに、MBの減少は、DMSOのMnO2によって触媒された過酸化水素から最初にヒドロキシルラジカルが生成された典型的なフェントン様酸化によって開始されました。次に、ヒドロキシルラジカルがDMSOを攻撃してメチルラジカルをさらに生成し、MBの減少をもたらしました。さらに、DMSOのMB削減プロセスは可逆的でした。私たちの研究は、極性有機溶媒におけるMBの連続酸化還元に関する新しい戦略を提供し、MBアプリケーションに新しいアイデアを提供する可能性があります。

The reversible redox of methylene blue in organic solvents was highly attractive, yet was rarely reported. In this study, we realized the continuous filtration redox of methylene blue (MB) in dimethylsulfoxide (DMSO) through Fenton-like oxidization by using MnO2 loaded carbonaceous nanofibrous membrane (cPAN-MnO2). The carbonaceous nanofibrous membrane (cPAN) was fabricated through electrospun of polyacrylonitrile and subsequent carbonization. The obtained cPAN nanofibrous membrane showed excellent stability in polar DMSO. MnO2 can be readily coated on cPAN nanofibers through an in situ redox reaction between cPAN and potassium permanganate. The fabricated cPAN-MnO2 membrane exhibited instantaneous reduction property towards MB in DMSO during a gravity-driven continuous filtration process. Interestingly, MB reduction was initiated by a typical Fenton-like oxidization, where hydroxyl radicals were firstly generated from hydrogen peroxide catalyzed by MnO2 in DMSO. Then hydroxyl radicals attacked DMSO to further produce methyl radicals, which resulted in the reduction of MB. In addition, MB reduction process in DMSO was reversible. Our study provides a novel strategy for continuous redox of MB in polar organic solvent and might give new ideas for MB applications.