Synthesis and characterization of metal-organic frameworks containing carboxylate and phosphonate ligands

• Autores: Mohammed Said Mohammed Abdelbaky
• Directores de la Tesis: Santiago García Granda (dir. tes.), Zakariae Amghouz (codir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Internacional Menéndez Pelayo (UIMP) ( España ) en 2019
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: María Isabel Arriortua Marcaida (presid.), Camino Trobajo Fernández (secret.), Ana Coutinho (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencia y Tecnología por la Universidad Internacional Menéndez Pelayo
• Materias:
  • Química
    • Química analítica
      • Espectroscopia de rayos x
    • Química inorgánica
      • Compuestos de coordinación
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• Resumen

  • Los MOFs (Metal-Organic Frameworks), materiales constituidos por redes metalorgánicas donde los cationes metálicos (individuales o en forma de clusters) se encuentran conectados por moléculas orgánicas, han tenido gran proyección y desarrollo de las últimas décadas, debido a potenciales aplicaciones derivadas de sus estructuras porosas abiertas. En la presente tesis doctoral, siguiendo técnicas de síntesis hidrotermal, se han preparado nuevos MOFs constituidos por cationes de elementos lantánidos, litio y cobre como centros metálicos, y los siguientes ligandos orgánicos como agentes conectores: ácido benceno-1,4-dicarboxílico, HO2C‒C6H4‒CO2H, (H2BDC), ácido piridina-2,5-dicarboxílico, HO2C‒C5NH3‒CO2H, (2,5PH2), 1,3,5-tris(4-carboxifenil)benceno, C6H3‒(C6H4‒CO2H)3, (H3BTB), y ácido 3-fosfopropiónico, HO2C‒CH2CH2‒PO3H2 (H3PPA). Se han obtenido 31 nuevos compuestos tipo MOF, que pueden clasificarse en familias atendiendo a los diferentes ligandos y metales involucrados. Con el ligando H2BDC se obtuvieron nueve compuestos, ocho formulados como [LiLn(BDC)2(H2O)·2(H2O)] (Ln = Y, Tb, Dy, Ho, Er, Yb, Y0.96Eu0.04, Y0.93Tb0.07) y uno como [LiTb(BDC)2]. Por otra parte, usando el ligando 2,5PH2 se obtuvieron cinco compuestos formulados como [Ln4(OH)4(25p)4(H2O)3]·H2O (Ln = Y, Yb, Y4-xTbx) y [Ln6(OH)8(25p)5(H2O)2] (Ln = Y, Y6-xEux), y tres series de compuestos con el ligando H3BTB, formulados como [[Ln2(BTB)2(CO)] (Ln = Y, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Er), [Ln3(μ3-O)3(BTB)2(H2O)·(DMF)2] (Ln = Y, Tb, Dy, Ho) y [Ln(BTB)(H2O)2] (Ln = La, Ce, Pr, Nd). Finalmente, utilizando el ligando H3PPA se sintetizó el compuesto [CuLi(PPA)]. Los nuevos materiales se caracterizaron por difraccion de rayos X (monocristal y polvo), así como por métodos de análisis térmico y espectroscópico, clasificándose topológicamente sus redes cristalinas a partir de la información estructural obtenida. Se estudiaron las propiedades fotoluminiscentes de los materiales que contienen elementos lantánidos, encontrándose que los compuestos basados en Eu y Tb exhiben, respectivamente, fuertes emisiones de los rangos rojo y verde del espectro visible. Entre las propiedades magnéticas, es destacable el comportamiento antiferromagnético de la fase [CuLi(PPA)], consecuencia de interacciones metal-metal de su cadena metalorgánica