Resumen de Nanoengineering composites made of metal- and covalent- organic frameworks and inorganic nanoparticles using encapsulation techniques
La presente tesis doctoral se ha enfocado en el diseño y la síntesis de un nuevo tipo de materiales compuestos basados en metal-organic frameworks (MOFs) o covalent-organic frameworks (COFs) y nanopartículas inorgánicas y el uso de estos materiales compuestos para la catálisis heterogénea.
En el primer capítulo se introduce la familia de materiales compuestos dispersos en/sobre diferentes materiales haciendo especial énfasis en aquellos construidos con MOFs y COFs. En el capítulo 2 se presentan los objetivos generales de la tesis doctoral.
En el capítulo 3 se muestran los resultados del artículo “The influence of the MOF shell thickness on the catalytic performance of composites made of inorganic (hollow) nanoparticles encapsulated into MOFs” publicado en 2016 en la revista Catalysis Science & Technology. En el mismo se reporta la encapsulación de nanopartículas huecas de Platino y Paladio en el ZIF-8 formando así una serie de materiales compuestos en los cuales el espesor de la cáscara de ZIF-8 era modulada de manera sistemática.
En el capítulo 4, nanopartículas híbridas de tipo núcleo-coraza de Au/CeO2 dispersadas en microesféras de UiO-66 han sintetizados usando el método se atomización por secado con flujo continuo. Las propiedades catalíticas combinadas en una única partícula de los nanocristales de CeO2 y Au y la capacidad protectora de las microesféras porosas de UiO-66 hacen que estos materiales compuestos muestren resultados interesantes como catalizadores para la reacción de reducción de monóxido de Carbono. (T50 = 72 °C; T100 = 100 °C) con alta reusabilidad. Los resultados obtenidos han sido incluidos en el artículo. “Core-shell Au/CeO2 nanoparticles supported in UiO-66 beads exhibiting full CO conversion at 100 °C” publicado en la revista Journal of Materials Chemistry A en 2017.
Finalmente, en el capítulo 5, hemos demostrado que usando un método en dos pasos se pueden funcionalizar COFs confinando en ellos nanopartículas. La reacción directa entre el 1,3,5-tris(4-aminofenil)benceno y el 1,3,5-benzenetricarbaldehído en presencia de una variedad de nanopartículas metalícas o de óxidos de metal resulta en la encapsulación de estas nanopartículas en un polímero amorfo de iminas-enlazadas con forma de esfera. El Post-tratamiento de estas esferas con ácido acético en reflujo conduce a la obtención de esferas 6 cristalinas de COFs basados en iminas. Además materiales compuestos basados en COF y nanopartículas de Au y Pd han demostrado ser catalíticamente activas. Estos resultados han sido publicados en el artículo “Confining Functional Nanoparticles into Colloidal Imine-Based COF Spheres by a Sequential Encapsulation-Crystallization Method” publicado en la revista Chemistry a European Journal en 2017.
