Síntesis y caracterización de materiales porosos derivados del MOF-808 y UiO-67-NH2 con aplicación en catálisis heterogénea sobre derivados de la biomasa.
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Date
2025
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Resulta innegable que la humanidad ha desarrollado una marcada dependencia de los combustibles, principalmente el petróleo y los biocombustibles, como fuentes primarias para satisfacer nuestras necesidades energéticas. Este aumento progresivo en su utilización ha implicado el agotamiento acelerado de recursos naturales en conjunto de los efectos de contaminación ambiental. De este modo es prometedor el desarrollo de nuevas energías renovables y de combustibles alternativos a partir de derivados de la biomasa lignocelulósica, la cual mediante procesos de pretratamiento y fraccionamiento permite la separación de sus componentes para la formación de moléculas plataforma que son el inicio para la obtención de productos químicos de valor agregado. Algunas moléculas plataforma son el benzaldehído y catecol, los cuales permiten la obtención de productos como acetales y benzoquinonas, respectivamente, en presencia de un catalizador ácido, como ácidos minerales, siendo estos corrosivos y también perjudiciales para el medio ambiente. Para dar solución a esta problemática, ha sido relevante el estudio y desarrollo de catalizadores heterogéneos a partir de materiales porosos. Entre este tipo de catalizadores se encuentran las mallas metal-orgánicas o también conocidos como MOFs (del inglés Metal Organic Frameworks). Los MOFs son una subfamilia de los polímeros de coordinación (PC) que están formados por la unión de un clúster metálico y ligandos orgánicos. Los MOFs son materiales prometedores que presentan propiedades como alta cristalinidad, gran volumen de poro, gran área específica y gran tamaño de poros. Además, son materiales que pueden ser modificados estructuralmente lo cual permite ampliar las aplicaciones de estos materiales. Esta investigación se basa principalmente en la síntesis y caracterización de MOF808-M (siendo M: Zr(IV), Hf(IV) y Ce(IV)) y su posterior modificación post-sintética (PSM), adicionando sitios ácidos de Brønsted para dar origen a MOF-808-SO4-M. En segundo lugar, se propone la síntesis y caracterización de UiO-67-NH2-M y su PSM en presencia de 1,3-propanosultona para la formación de un catalizador con sitios ácidos Brønsted denominado, UiO-67-NH-SO3H-M. Estas estructuras serán caracterizadas estructuralmente mediante difracción de rayos X de polvo (PXDR), adsorción y desorción de nitrógeno, valoraciones potenciométricas ácido base, espectroscopía infrarroja (FT-IR) y mediante análisis termogravimétrico (TGA). Finalmente serán aplicados en pruebas catalíticas como acetalización de benzaldehído y la oxidación de catecol considerando el uso de reactivos comerciales.
Description
Tesis (Doctora en Química)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2025