Catálisis organometálica de fase gaseosa altamente activa soportada dentro de los poros del marco metálico-orgánico

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Catálisis
• Química de coordinación

Sus antecedentes:

• Las estructuras metal-orgánicas (MOF) ofrecen una plataforma versátil para la heterogenización de catalizadores moleculares.
• Los MOF proporcionan una mayor estabilidad, una fácil recuperación del catalizador y permiten la elucidación estructural de los sitios activos.
• Se desarrolló un nuevo MOF, denotado como 1, con sitios vacantes de quelación de N,N accesibles.

Objetivo del estudio:

• Incorporar complejos catiónicos de rodio (I) en el MOF 1 por medio de la metalización posintética y el intercambio aniónico.
• Caracterizar estructuralmente los complejos de Rh imovilizados utilizando la cristalografía de rayos X.
• Evaluar la actividad catalítica de los complejos de rodio soportados por MOF en la hidrogenación del etileno y la isomerización del buteno.

Principales métodos:

• Metalización posintética y intercambio aniónico para inmovilizar complejos de rodio dentro del MOF.
• Cristalografía de rayos X para la caracterización estructural de catalizadores inmovilizados.
• Estudios de catálisis en fase gaseosa (hidrogenación del etileno, isomerización del buteno) supervisados por espectroscopia (NMR, XPS) y apoyados por cálculos DFT.

Principales resultados:

• El complejo de tetrafluoroborato de rodio bis ((etileno) soportado por MOF exhibió una alta actividad en la hidrogenación de etileno (TOF = 64 h−1).
• Este complejo también demostró una actividad notable en la isomerización del buteno (TOF = 2000 h−1 durante cinco ciclos).
• Las sales de cloruro correspondientes y los catalizadores a base de norbornadieno mostraron una actividad significativamente menor, atribuida a fuertes interacciones con el anión cloruro.

Conclusiones:

• Los MOF sirven como soportes efectivos para los complejos de rodio catalíticamente activos.
• El anión juega un papel crucial en la determinación de la actividad del catalizador, con el tetrafluoroborato superando al cloruro.
• Las fuertes interacciones anión-metal pueden inhibir el rendimiento catalítico, como lo demuestran los cálculos de DFT y el análisis de XPS.