Estudio del efecto de la funcionalización de ligandos orgánicos para el desarrollo de redes organometálicas tipo MOFs de magnesio en la adsorción de dióxido de carbono (CO₂) - Rosas Ardila, Daniela (Universidad Industrial de Santander, 2022)
Las Redes Organometálicas (MOFs) han demostrado una alta capacidad de adsorción de dióxido de carbono (CO₂) en comparación con otras estructuras como las zeolitas o el carbón activado. Las MOFs a base de magnesio son muy atractivas debido a su carácter iónico que permite aumentar la capacidad de adsorción del material comparado con otras MOFs. Además, la funcionalización de diferentes ligandos con el clúster de magnesio durante la síntesis permite reorganizar la estructura cristalina aumentando las interacciones entre el CO₂ y potenciando la capacidad de adsorción. Esta investigación tuvo como objetivo estudiar el efecto de la adición de diferentes ligandos derivados del ácido tereftálico durante la síntesis solvotérmica de MOFs de magnesio, sobre las propiedades texturales y estructurales, la estabilidad térmica y la capacidad de adsorción de CO₂. Inicialmente, se sintetizaron dos tipos de MOFs de magnesio utilizando como ligando el ácido tereftálico y el ácido 2,5-dihidroxitereftálico, respectivamente. Ambos materiales fueron reportados previamente en la literatura y se consideraron como el grupo control. Posteriormente, se sintetizaron nuevos materiales a partir de la funcionalización de cada ligando utilizado en la primera parte con dos nuevos ligandos derivados del ácido tereftálico: ácido 2-aminotereftálico y ácido 2-nitrotereftálico. Las propiedades texturales se evaluaron con isotermas de adsorción-desorción de nitrógeno, la identificación de grupos funcionales por espectroscopia infrarroja (IR), la cristalinidad por difracción de rayos X (DRX), la morfología por microscopía electrónica de barrido (SEM), la estabilidad térmica por análisis termogravimétrico (TGA), y, el estado químico por resonancia magnética nuclear de protones (HRMN). Los resultados se compararon con las muestras no funcionalizadas. Posteriormente, se estudió la capacidad de adsorción con un equipo termogravimétrico y se calculó la cantidad adsorbida de CO₂ para cada muestra. La funcionalización de nuevos ligandos permitió mejorar la capacidad de adsorción de CO₂ de las MOFs convirtiéndolas en materiales prometedores para aplicaciones de almacenamiento de gas.
Magnesium-based Metal-Organic Frameworks modified with organic ligands to carbon dioxide (CO₂) storage applications
Keywords: MOFs; magnesio; dióxido de carbono; adsorción; ácido tereftálico; Magnesium-based MOFs; Mg-MOF-74; terephthalic acid; CO₂ storage