Proyectos
PREPARACION DE NUEVOS MATERIALES HIBRIDOS POROSOS
Resumen
En el diseño de nuevos materiales que presentan ya sea combinaciones de propiedades características de los materiales clásicos, o propiedades completamente nuevas basadas en un fenómeno de sinergismo es necesario combinar estos materiales de diferente naturaleza a nivel de unión intima. Una de las técnicas más usada y versátil para obtener materiales con propiedades bien definidas es el método sol-gel, que hace posible la preparación de materiales con estructuras porosas de diferentes tamaños, siendo esta una de las principales ventajas del método. Este se basa en la formación de redes inorgánicas a partir de precursores en solución o suspensión coloidal de polímeros o agregados moleculares(sol) los cuales posteriormente condensan produciendo una red tridimensional que retiene en su interior solvente (gel). El producto final puede ser generado por un tratamiento térmico apropiado y el método permite procesar el material inorgánico en una gran variedad de formas[1-2]. En la etapa en que los polímeros precursores de la red inorgánica están en solución, será posible adicionar compuestos orgánicos, moléculas pequeñas u olígomeros que pueden quedar encapsuladas en los poros del gel conservando muchas de sus propiedades. Esta situación puede ser aprovechada en catálisis. Si se incorporan macromoléculas se pueden generar estructuras de redes interpenetradas o bien se puede producir autoacomodamiento de los componentes en capas o en microdominios compatibilizados principalmente a través de enlaces de hidrógeno[3,4]. Debido a sus condiciones suaves y controlables este método resulta en una herramienta importante para modular propiedades físicas y químicas de los nuevos materiales. Los materiales porosos tienen amplia aplicación en tecnologías de punta en áreas tales como membranas y catalizadores o soportes de catalizadores de alta selectividad. El control del tamaño de poro, su distribución y la morfología de estos materiales son aspectos relevantes en su investigación y desarrollo. En el tema de catalizadores también juega un papel fundamental el área superficial estando relacionado directamente con su actividad. En este proyecto se estudiará nuevas vías para la preparación de estos materiales a partir, principalmente, de compuestos constituidos por sistemas híbridos organo-inorgánicos. Por tanto dentro de esta área de investigación, se propone estudiar la preparación, caracterización y control morfológico de nuevos materiales porosos de potencial aplicación en catálisis modificando las propiedades de los productos usando surfactantes no iónicos como el Triton X100 y el Triton X114 como directores de estructura, además de realizar un tratamiento hidrotermal en la síntesis. Interesa obtener óxidos mixtos, principalmente basados en redes de sílice-titania (SiO2-TiO2), de variadas composiciones manejando su tamaño de partícula, porosidad y área superficial. La modificación de las variables permitiría obtener materiales con diferentes características para su utilización como catalizador y/o soportes de catalizadores. En trabajos recientes hemos encontrado que la formación de enlaces de hidrógeno entre grupos silanol (Si-OH)de redes de sílice y grupos amino y/o amido de la fase orgánica, permite que se produzca una buena compatibilización entre ambas fases[5]. Este es, junto al rol esperado de determinadas funcionalidades, uno de los criterios para seleccionar las moléculas o polímeros a probar en la formación de híbridos. Cabe recordar que los surfactantes presentan en su estructura al menos un grupo hidrofílico en la cabeza de la molécula y un grupo hidrofóbico en la cola (cadenas alquílicas largas), se espera entonces que los surfactantes objeto de nuestro estudio presenten compatibilización de las fases ya sea mediante enlaces de hidrógeno, enlaces covalentes o fuerzas de van der waals Los productos sintetizados serán caracterizados en sus propiedades de textura y forma de partícula mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), en su grado de cristalización y fases presentes mediante difracción de rayos X, en su área superficial (BET), volumen, tamaño y distribución de tamaño de poros mediante fisisorción de Nitrógeno. Adicionalmente podrán ser caracterizados mediante espectroscopía FTIR y espectroscopía de dispersión electrónica (XPS).
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:Convocatoria Nacional de Investigación 2007
Modalidad:MODALIDAD 4. APOYO A NUEVOS DOCENTES INVESTIGADORES DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA A TRAVÉS DE PROYECTOS
Responsable