Estructuras metal orgánicas de titanio (MIL-125 y MIL-125-NH2); síntesis, caracterización y evaluación de la actividad en procesos fotocatalíticos

Abstract

Se realizó un estado del arte en el cual se describen las propiedades funcionales y estructurales de compuestos metal orgánicos, resaltando su importancia como plataformas en el diseño de fotocatalizadores sólidos. En este sentido, la discusión se orienta en la descripción de las propiedades, métodos de síntesis, caracterización y diversas aplicaciones de MOF´s con incorporación de titanio denominados como MIL-125 y MIL-125-NH2. Se describe con detalle cada una de las aplicaciones a las que han sido sometidos, entre las que se destacan la adsorción de moléculas orgánicas, como material adsorbente para la separación de dióxido de carbono, para membranas de separación de hidrógeno y dióxido de carbono a diferentes temperaturas, en reacción de foto – oxidación, entre otras, evidenciando sus diversas ventajas. Este tipo de materiales permite la incorporación de grupos amino (-NH2), generando un cambio en la absorción óptica extendiéndose alrededor de los 550 nm, con intervalos de banda prohibida de 2,3 a 2,6 eV, lo que le proporciona las características para ser potencial candidato en aplicaciones fotocatalíticas. A partir de la consolidación de la información se sintetizó y se evaluó la actividad fotocatalítica de dos catalizadores tipo MOF´s de Titanio en la degradación de Triclosan, empleando O2 molecular bajo condiciones ambientales de presión y temperatura. El Triclosan es un agente microbiano de uso cotidiano en productos cosméticos, y ha sido clasificado como un contaminante emergente por su alta toxicidad para los sistemas bióticos, al estar presente en aguas superficiales, residuales y suelos. Los sólidos MIL-125 y MIL-125-NH2 evaluados, fueron sintetizados utilizando un método solvotérmico previamente reportado en la literatura, y caracterizados por difracción de rayos X (DRX), espectroscopía IR, adsorción de nitrógeno, análisis termogravimétrico y espectroscopia UV-Vis en modo reflectancia difusa (UV-VIS-DR). Los resultados obtenidos muestran sólidos con mejores propiedades texturales y absorción en la región visible que las reportadas para el dióxido de titanio revelando su gran potencial como fotocatalizadores.

Abstract: A state of the art was made in which the functional and structural properties of organic metal compounds are described, highlighting their importance as platforms in the design of solid photocatalysts. In this sense, the discussion focuses on the description of the properties, synthesis methods, characterization and various applications of MOF's incorporating titanium called MIL-125 and MIL-125-NH2. It describes in detail each of the applications to which they have been subjected, among which are the adsorption of organic molecules, as an adsorbent material for the separation of carbon dioxide, for membranes for the separation of hydrogen and carbon dioxide at different temperatures. temperatures, in reaction of photo - oxidation, among others, evidencing its various advantages. This type of material allows the incorporation of amino groups (-NH2), generating a change in optical absorption extending around 550 nm, with band gap intervals of 2.3 to 2.6 eV, which provides the characteristics to be a potential candidate in photocatalytic applications. From the consolidation of the information, the photocatalytic activity of two titanium MOF's type catalysts was synthesized and evaluated in the degradation of Triclosan, using molecular O2 under environmental conditions of pressure and temperature. Triclosan is a microbial agent used daily in cosmetic products, and has been classified as an emerging contaminant due to its high toxicity for biotic systems, being present in surface water, wastewater and soil. The MIL-125 and MIL-125-NH2 solids evaluated were synthesized using a solvothermal method previously reported in the literature, and characterized by X-ray diffraction (XRD), IR spectroscopy, nitrogen adsorption, thermogravimetric analysis and UV-Vis spectroscopy. in diffuse reflectance mode (UV-VIS-DR). The results obtained show solids with better textural properties and absorption in the visible region than those reported for titanium dioxide, revealing their great potential as photocatalysts.