Adsorción de fluoruro en HKUST-1 funcionalizada con aminoácidos

Abstract

La importancia de los materiales por el papel que desempeñan en la vida diaria y el efecto en el futuro de la tecnología son determinantes. Una clase de materiales destacados en los últimos años, son las redes metal-orgánicas (MOF), estos están constituidos por clústeres de óxido metálico conectados por ligantes orgánicos. Las MOF son una clase de compuestos híbridos inorgánicos-orgánicos. Los ligantes orgánicos son considerados como unidades secundarias de construcción, que actúan como "puntales" y los centros metálicos se consideran unidades secundarias que actúan como "uniones" en las estructuras de las MOF. Los tres componentes principales de las MOF son la topología de la estructura, los centros metálicos inorgánicos y los ligantes orgánicos. Mediante la selección adecuada de los reactivos se puede producir una alta estabilidad térmica y química, además de materiales con una elevada porosidad. Las estructuras que conforman las MOF permiten una mayor porosidad, en comparación a la de muchas zeolitas y otros materiales porosos. Las MOF han mostrado resultados prometedores en aplicaciones en diferentes áreas como: la adsorción molecular, la separación de gases, la catálisis el almacenamiento de energía, los sensores, la obtención de imágenes, la administración de fármacos, los nano-reactores entre otros. Para mejorar las funciones de las MOF y ampliar sus aplicaciones en diversos campos, se ha realizado la funcionalización de las MOF con otros materiales como polímeros, biomoléculas, nanopartículas, materiales de carbono y materiales 2D. Las MOF se han utilizado para la eliminación de diferentes contaminantes emergentes como el arsénico, el fluoruro y otros contaminantes del agua debido a sus propiedades. Entre las características más notables de estos materiales se encuentran: varias funcionalidades, alta área superficial interna, diversidad en rangos de porosidad desde la región microporosa hasta la mesoporosa, posibilidad de diseño y modificación post-síntesis La HKUST-1 fue reportada por primera vez por Chui et al. (1999), este compuesto se encuentra formado por ligandos orgánicos de ácido benceno-1,3,5-tricarboxílico (BTC) los cuales se encuentran coordinados iones de cobre en una red cúbica (Fm-3m). Ésta posee un sistema tridimensional de intersección de grandes poros de forma cuadrada. En la red de la HKUST-1, los iones de Cu (II) forman dímeros, en donde cada átomo de cobre se encuentra coordinado por cuatro oxígenos del ligante BTC y moléculas de agua. Es debido a todo esto que en este trabajo se realizó la funcionalización de la MOF HKUST-1, mediante L-cisteína, L-tirosina, L-histidina, L-serina y L-prolina en un 5 y 20% en peso. Para mejorar la estabilidad del material y evaluar su eficiencia en la adsorción de iones fluoruro en agua. Además, se realizó la caracterización fisicoquímica completa de los materiales obtenidos mediante DRX, FT-IR, SEM y TGA.