Uno de los mayores retos de la industria química moderna es el desarrollo de procesos más limpios y sostenibles que reduzcan el consumo excesivo de combustibles fósiles, la contaminación ambiental y eliminación o degradación de contaminantes en cuerpos de agua [17]. Asi mismo, catalizadores sólidos formados por metales activos heterogenizados en sólidos fotoactivos constituyen un interesante campo de investigación, enmarcado dentro de la búsqueda de nuevos materiales catalíticos que conlleven a la renovación de procesos existentes, que permitan la separación fácil del catalizador, su reutilización y que en lo posible trabajen bajo condiciones ambientales de presión y temperatura, utilizando nuevas fuentes de energía como la luz solar [810].
En esta dirección, recientemente ha emergido una nueva clase de materiales sólidos porosos denominados estructuras metal-orgánicas (más conocidas en inglés como Metal Organic Frameworks, MOFs) [1118], donde sus centros metálicos corresponden principalmente a iones divalentes y trivalentes de metales de transición 3d (Zn, Cu, Fe, Ni, etc), metales 3p o lantánidos [1924]. Los MOFs presentan potenciales aplicaciones en el almacenamiento de gas, separación y adsorción de moléculas, catálisis, películas delgadas, magnetismo, o en la administración de fármacos en seres vivos [2530]. En el caso de aplicaciones en catálisis, los MOFs poseen algunas ventajas comparadas con las zeolitas, debido a que no requieren activación o regeneración a altas temperaturas y llegan a tener áreas superficiales muy grandes en comparación con soportes convencionales a base de silicio o titanio [3133].
Este proyecto está dirigido a sintetizar nuevos sólidos tipo MOFs de circonio (Zr) y titanio (Ti) utilizando como ligante orgánico conector el ácido 4,4'-((1E,1'E)-(2,5-dimetoxi-1,4-fenileno)bis(eteno-2,1-diil)) dibenzoico (OPV)[34, 35]. La estructura de los nuevos materiales catalíticos se confirmará empleando difracción de rayos X, espectroscopia infrarroja, mediciones de adsorción-desorción de N2, espectroscopia de reflectancia difusa UV-Vis, microscopía SEM y espectroscopia fotoelectrónica de rayos X. Se estudiará sistemáticamente su actividad catalítica y estabilidad en reacciones de fotodegradación de contaminantes emergentes en fase acuosa bajo condiciones ambientales de presión y temperatura. Este proyecto de investigación se ejecutará dentro de un proceso académico de formación de un profesional a nivel de pregrado en Química y de un profesional a nivel de maestría.
Como reacción modelo se propone estudiar la degradación fotocatalítica de la sal sódica de Ibuprofeno (IBP-Na), de un antibiótico como la amoxicilina y de una hormona ampliamente reconocida como la boldenona. El IBP-Na es un antiinflamatorio no esteroide que se utiliza masivamente como antipirético para el alivio de dolores musculares y es un fármaco que se introducen continuamente en el medio ambiente, provenientes de los procesos de eliminación de metabolitos no interiorizados en seres vivos [3646], mientras la amoxicilina se utiliza ampliamente en la medicina humana y veterinaria para tratar diversas infecciones bacterianas y hace parte de los antibióticos contaminantes considerados pseudo-persistentes usados por el 65% de la población a nivel mundial [4751]. Finalmente, se hará una exploración en la fotodegradación de boldenona como molécula modelo de esteroide anabólicos androgénicos, el cual es un agente dopante detectado con frecuencia entre atletas de alto rendimiento y población que busca mejorar su rendimiento físico y que tiene efectos nocivos en los seres vivos y la agricultura [5255]. |