Síntesis combinatoria de partículas de marco orgánico covalente con poros jerárquicos y su aplicación catalítica

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química de los polímeros
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Las estructuras porosas jerárquicas en marcos orgánicos covalentes (COF) son cruciales para optimizar el rendimiento y las aplicaciones.
• El control del estado de agregación y la estructura de los poros de los COF sigue siendo un desafío importante en la ciencia de los materiales.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una estrategia sencilla y unidireccional para la síntesis de COF huecos basados en iminas con meso y macroporos jerárquicos.
• Investigar la utilidad de estos COF jerárquicos como nanoportadores para la carga de catalizadores in situ y su impacto en los procesos catalíticos.

Principales métodos:

• Utilización de la química dinámica combinatoria para la copolimización directa de múltiples monómeros con competidores monofuncionales.
• Caracterización de las partículas de COF resultantes para la cristalinidad, la distribución del tamaño de los poros (micro-, meso- y macroporos) y la superficie específica.

Principales resultados:

• Se han sintetizado con éxito COF huecos con alta cristalinidad y poros jerárquicos (0,93 nm microporos, 3,1-32 nm mesoporos, ~ 500 nm macroporos).
• Se obtiene una superficie específica elevada de hasta 748 m2·g-1, con una contribución del 60% de los no microporos.
• Se ha demostrado una carga eficiente in situ de catalizadores Pd (93,8% de eficiencia) para la copolimización de etileno y monóxido de carbono, dando lugar a partículas en forma de flor.
• Se observaron mejoras significativas en el peso molecular promedio del copolímero y la temperatura de fusión, junto con la supresión de la contaminación del reactor.

Conclusiones:

• El método desarrollado de una sola olla y un solo paso ofrece un enfoque fácil para fabricar COF con porosidad jerárquica ajustable.
• Estos COF jerárquicos muestran una gran promesa como nanoportadores avanzados para la catálisis, mejorando la carga del catalizador, la eficiencia y la sostenibilidad del proceso.