Bogotá - Ciencias - Maestría en Ciencias - Química · 2026

Transformación catalítica de CO2 con epóxidos empleando redes metalorgánicas con Zr y Zr-Ce

En el campo de la valorización de CO2 mediante catálisis heterogénea, las redes metalorgánicas basadas en Zr (Zr-MOF) han mostrado un alto potencial para la cicloadición de CO2 con epóxidos. No obstante, la conversión de epóxidos poco aprovechados y de baja actividad, como el óxido de ciclohexeno, continúa siendo un desafío. En este trabajo se sintetizaron MOF del tipo Zr-BPDC mediante síntesis asistida por microondas, posteriormente, se estudió la inclusión de Ce en las redes, y se evaluó el desempeño catalítico de los sólidos sintetizados en la reacción de cicloadición de CO2 con óxido de ciclohexeno. Los sólidos fueron caracterizados mediante difracción de rayos X, sortometría de N₂, análisis termogravimétrico, espectroscopías FTIR, Raman, XPS y FRX, y titulación con n-butilamina, con el fin de correlacionar sus propiedades estructurales, texturales y químicas con la actividad catalítica. La síntesis asistida por microondas permitió obtener Zr-BPDC en tiempos de reacción de 30 minutos, conservando un elevado grado de ordenamiento cristalino y un área superficial comparable con la de sólidos análogos sintetizados por la metodología solvotérmica convencional. En la reacción de cicloadición el sistema Zr-BPDC alcanzó una conversión del 70,2 % y una selectividad del 95,1 %, similares a las del material solvotérmico bajo condiciones de reacción moderadas. Se encontró una fracción real Ce/Zr significativamente menor que la nominal añadida durante la síntesis, con acumulación preferencial del Ce en la superficie de los sólidos, lo que se asoció a un incremento en la densidad de defectos de coordinación, una disminución progresiva del orden estructural y una reducción de la porosidad. Estas modificaciones estructurales y texturales explican el menor desempeño catalítico observado para los sólidos Ce/Zr-BPDC. Finalmente, con el objetivo de incorporar la funcionalidad química del cocatalizador TBAB en los sólidos, se evaluó la preparación de materiales impregnados con TBAB. Estos catalizadores presentaron conversiones inferiores a las obtenidas en sistemas que emplean TBAB libre en solución, sin embargo, mantuvieron selectividad hacia la formación del carbonato cíclico. (Texto tomado de la fuente)