Efectos en el entorno de los poros sobre la oxidación catalítica del ciclohexano en análogos expandidos de Fe2

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Catálisis
• Química supramolecular

Sus antecedentes:

• Las estructuras metal-orgánicas (MOF) ofrecen un control preciso del entorno químico alrededor de los sitios catalíticos.
• La catálisis heterogénea es crucial para las transformaciones químicas industriales.

Objetivo del estudio:

• Investigar el impacto de los entornos de poros hidrofóbicos en los MOF a base de hierro en la selectividad del producto y la estabilidad del catalizador durante la oxidación del ciclohexano.
• Explorar las relaciones estructura-propiedad en los MOF modificando sistemáticamente el tamaño de los poros y la hidrofobidad.

Principales métodos:

• Síntesis de análogos de MOF expandidos a base de hierro con diferentes diámetros de poros y grupos funcionales hidrofóbicos.
• Evaluación del rendimiento catalítico utilizando la oxidación del ciclohexano como modelo de reacción.
• Caracterización mediante espectroscopia de Mössbauer, estudios de efecto de isótopos cinéticos y mediciones de adsorción de gases.

Principales resultados:

• Se sintetizó y probó una serie de MOF a base de hierro, incluidos los derivados de bifenilo y terfenilo.
• Se observó un aumento de tres veces en la relación alcohol: cetonas y un aumento de diez veces en el número de volúmenes con MOF modificados.
• Los grupos funcionales hidrofóbicos y los diámetros de poro más grandes mejoraron significativamente la selectividad del producto y el rendimiento del catalizador.

Conclusiones:

• La hidrofobia del entorno de poros MOF influye directamente en la selectividad del producto y la estabilidad del catalizador en la oxidación del ciclohexano.
• El ajuste del tamaño de los poros MOF y la incorporación de grupos funcionales no polares son estrategias efectivas para mejorar la eficiencia catalítica.
• Las entalpias de adsorción del ciclohexano se correlacionan con la selectividad A:K, destacando el papel de las interacciones de van der Waals.