Propiedades ópticas y fotocataliticas del MOF-5 y su producto de hidrólisis

NICOLÁS A. RODRÍGUEZ; RODRIGO PARRA; M. ALEJANDRA GRELA

Buenos Aires

Congreso; XIX Congreso Argentino de Fisicouímica y Química Inorgánica; 2015

Asociación Argentina de Fisicoquímica y Química Inorgánica

Los armazones metalorgánicos (MOF) son materiales híbridos compuestos por clusters de átomos metálicos y oxígeno, unidos entre sí por moléculas orgánicas. Estos compuestos han suscitado mucho interés recientemente debido a su gran porosidad y a la posibilidad de ajustar sus propiedades ópticas y electrónicas alterando los precursores (sales metálicas o ligandos orgánicos). En especial, el MOF-5 es un armazón ampliamente conocido, desarrollado por Yaghi y colaboradores [1], que está basado en clusters de tipo Zn4O coordinados por tereftalato. Recientemente se reportaron algunas evidencias de que los mismos se comportan como semiconductores microporosos que por acción de la luz dan lugar a un estado de separación de cargas, y por lo tanto podrían ser empleados como fotocatalizadores convenientes dado su gran área superficial. [2-3] Sin embargo, la posible existencia de impurezas de ZnO en muestras de MOF-5 preparadas por síntesis de precipitación en medios altamente alcalinos y el hecho de que el MOF-5 es hidrolizado en presencia de agua, hace necesario explorar cuáles son las mejores condiciones para el uso de este material. En este trabajo se sintetizó MOF-5 mediante una estrategia que no conduce a la formación de oxido de zinc [4]. La pureza del material fue controlada por DRX, Espectroscopía Raman, DRUV-Vis y Fotoluminiscencia. Se determino su band-gap óptico y su actividad en la oxidación fotoinducida de una especie prueba (2,2,6,6-Tetrametil-piperidiniloxil, TEMPO, por espectroscopia de EPR utilizando un solvente anhidro (dimetilformamida). Los experimentos se realizaron en condiciones monocromáticas lo que permitió corroborar el espectro de acción del catalizador. Adicionalmente, luego de los experimentos de irradiación se chequeo la estabilidad del catalizador. La posible utilización de los materiales sintetizados en medios húmedos o acuosos fue estudiada cuidadosamente. Se encontró que la redispersión en agua del MOF-5 conduce a un producto estable y reproducible, con un patrón de difracción característico y con características de absorción y emisión diferenciadas de su precursor. Ambas muestras demostraron capacidad para mediar la oxidación del TEMPO en presencia de oxigeno como aceptor de electrones. El rendimiento fotocatalítico, por unidad de masa del MOF-5H es comparable al del ZnO, mientras que el rendimiento del MOF-5 es de alrededor de la mitad. [1] H. Li, M. Eddaoudi, M. O'Keeffe, O.M. Yaghi, Nature 402 (1999) 276-279 [2] T. Tachikawa,; J. R. Choi, M. Fujitsuka, T. Majima, J. Phys. Chem. C 112 (2010) 14090-14101. [3] C. G. Silva, A. Corma, H. Garcia, J. Mater. Chem. 20 (2010) 3141-3156. [4] P. L. Feng, J. J. Perry Iv, S. Nikodemski, B. W. Jacobs, S. T. Meek, M. D. Allendorf, J. Am. Chem. Soc., 132 (2010) 15487-15489.