Síntesis y caracterización de MOFs (compuestos organometálicos porosos)

Perea Cachero, Adelaida
Seoane de la Cuesta, Beatriz (dir.)

Téllez Ariso, Carlos (ponente)

Universidad de Zaragoza, CPS, 2011
Departamento de Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente, Área de Ingeniería Química

Ingeniero Químico

Resumen: En los últimos años se ha empezado a sustituir el uso de las zeolitas (aluminosilicatos porosos cristalinos) por el de los metal-organic frameworks (MOFs) dados los inconvenientes que éstas muestran, como la limitada incorporación de iones metálicos y pequeños tamaños de poro que causan problemas difusionales. Los MOFs son compuestos organometálicos tridimensionales cristalinos y porosos formados por la unión covalente coordinada de iones o clústeres metálicos y moléculas orgánicas, denominadas ligandos. El tamaño de poro y la funcionalidad química de estos compuestos se pueden adaptar de manera más sencilla que en las zeolitas y, gracias a los grandes volúmenes de poro y áreas específicas de los MOFs, entre otras propiedades, presentan un gran número de aplicaciones, por ejemplo, catálisis, adsorción, encapsulación de aditivos, separación de gases, etc. Por otro lado, en el 2006 se descrubrieron los zeolite imidazolate frameworks (ZIFs), una nueva subclase de MOFs caracterizada por presentar topologías zeolíticas y ligandos tipo imidazolato. Así, el ZIF-8 y ZIF-11 poseen las topologías SOD y RHO, respectivamente, mientras que el ZIF-20 muestra el tipo LTA. Algunos ZIFs se distinguen por su estabilidad térmica y química y su capacidad de adsorción, resultando muy útiles, por ejemplo, en procesos de separación. En este Proyecto Fin de Carrera se ha realizado una serie de síntesis en la que se emplearon 5 ligandos imidazolato diferentes. El trabajo desarrollado se apoyó, en un principio, en las condiciones del ZIF-8, ZIF-11 y ZIF-20 y se modificaron parámetros como la concentración de metal, la temperatura, el ratio metal:ligando, el tiempo de reacción, el disolvente, etc. Los productos así obtenidos se caracterizaron por diversas técnicas (difracción de rayos X, análisis termogravimétrico, espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier, microscopía electrónica de barrido, etc.) para determinar si éstos eran cristalinos y porosos y, en tal caso, caracterizarlos de manera más exhaustiva para confirmar la obtención de un nuevo MOF y establecer su estructura cristalina, composición, estabilidad, propiedades, etc. A pesar de que no se ha cumplido el objetivo del Proyecto, se han obtenido resultados esperanzadores que hacen confiar en el descubrimiento de un nuevo MOF. De todos los productos sintetizados destacan dos por su tendencia a la cristalinidad y la posibilidad de que tengan topologías parecidas al tipo SOD y LTA. Igualmente, se han conseguido resultados interesantes con otros materiales a partir de los cuales también pueden seguir realizándose síntesis. Así pues, es posible que el nuevo esté más cerca.

Palabra(s) clave (del autor): zif ; caracterización de polvo ; síntesis ; mof ; zeolita ; imidazolato

Tipo de Trabajo Académico: Proyecto Fin de Carrera