Proyectos
Micropartículas de óxidos de plata, cobre y cobalto ancladas en estructuras multirramificadas (multibranches) de óxidos de hierro.
Resumen
Los óxidos de hierro (gamma-Fe2O3 , alfa-Fe2O3 y Fe3O4, entre otros) poseen estructuras oxigenadas con sitios catiónicos, acidez-basicidad moderadas y por ello exponen buenas capacidades catalíticas en procesos de oxidación de compuestos orgánicos, en fase acuosa o en fase gaseosa. Sin embargo, las morfologías frecuentes de dichos óxidos ofrecen áreas superficiales muy bajas, lo que hace que dichos sólidos se empleen (en pequeñas cantidades) como especies soportadas sobre otros materiales de mayor área superficial. En literatura se conocen variadas estructuras metálicas y de ciertos óxidos con morfología multirramificada (en forma de estrellas multipuntas, multidendritas, hojas de helechos, etc.), denominadas "multibranches". Según nuestra hipótesis, el diseño de sólidos (en este caso óxidos de hierro) con morfología multirramificada (dendritas u hojas de helecho), podría generar enormes cantidades de rugosidades (topografía con dimensión fractal elevada) y bordes multidendríticos que conducirían al aumento del área superficial, elevaría los niveles de porosidad interpartícula y mejoraría los procesos de transporte molecular sobre la superficie. Adicionalmente, la existencia abundante de defectos en superficie (como por ejemplo bordes multidentados y multirramificados) proveen la posibilidad de anclaje de nanopartículas o micropartículas de otros metales como fases activas en el diseño de catalizadores bifuncionales y multimetálicos. Un diseño de esta naturaleza, daría la posibilidad de usar óxidos de hierro como soporte catalítico multirramificado, en el que se aproveche su valiosa capacidad oxidativa en el la preparación de catalizadores bifuncionales, es decir aquellos en donde la fase activa y también el soporte catalizan la reacción química, lo cual elevaría de marera muy significativa la actividad de los catalizadores. De otro lado, se conoce el buen desempeño de las especies de cobre, de cobalto y de plata (tanto de sus óxidos como de los cationes) como sitios activos de catalizadores para reacciones de oxidación. Por todo lo anterior, en el presente proyecto se plantea estudiar y establecer una vía de síntesis inorgánica que conduzca a la formación exitosa de microestructuras de óxidos de hierro con morfologías multirramificadas o multidendríticas, con micro o nanopartículas de óxidos u oxihidróxidos de cobre, cobalto y de plata soportadas. Para tal fin, primero se propone la síntesis de estructuras multirramificadas (en forma de hojas de helechos) y luego la incorporación de las partículas de los otros metales mediante el método de precipitación-depositación (también asistida con ácido cítrico para elevar la dispersión) y posterior calcinación. La formación de las estructuras y morfologías deseadas se verificarán mediante técnicas modernas de caracterización de sólidos (SEM, TEM y difracción de rayos X, entre otras). Las diferentes caracterizaciones permitirán evaluar el efecto en la variación de diferentes parámetros se síntesis que se pretenden estudiar (se variará la temperatura, concentración, tiempo de reacción y precursores inorgánicos empleados). Finalmente, se plantea la evaluación de la potencialidad catalítica de estos sistemas bimetálicos multirramificados en reacciónes de oxidación; para ello se realizará un estudio completo de actividad catalítica de los sólidos en la reacción de descomposición oxidorreductiva de peróxido de hidrógeno en medio acuoso diluido.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:CONVOCATORIA NACIONAL PARA EL APOYO A PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN Y CREACIÓN ARTÍSTICA DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA 2017-2018
Modalidad:Modalidad única
Responsable