Síntesis de Ni-MOF-74 y su combinación con Mg y zeolita X para el tratamiento de compuestos orgánicos volátiles (2025)
Los compuestos orgánicos volátiles, VOCs por sus siglas en inglés, constituyen uno de los contaminantes más presentes en la atmósfera, y por ello son considerados gases de alto impacto en el aumento de enfermedades pulmonares y cardiovasculares. La disminución de estos gases, mediante la captura o descomposición en sustancias con menor impacto ambiental, se ha convertido en uno de los grandes retos en la historia de la humanidad. En este contexto, el uso de materiales porosos ha surgido como una alternativa prometedora para mitigar la contaminación atmosférica. Los MOFs son materiales que destacan por su elevada área superficial (500 y 2000 m²/g)[1], porosidad significativa (2-50nm)[1] y morfología uniforme, las cuales son propiedades importantes para la captura de gases. Adicionalmente, el óxido derivado del MOF puede heredar estas propiedades junto con el aumento significativo de vacancias de oxígeno, las cuales son características que potencian su capacidad para descomponer eficazmente los VOCs, además de tener mayor estabilidad térmica. Como métodos de tratamiento se destacan la adsorción debido a la posible reutilización del adsorbente junto con la remoción selectiva de VOCs incluso en bajas concentraciones y la oxidación catalítica dada su alta eficiencia y bajos requerimientos energéticos. En este trabajo se sintetizaron materiales tipo MOF mono y bimetálicos de níquel y magnesio, y composites zeolita/MOF a través del método solvotérmico con propiedades químicas y físicas mejoradas. A partir de estos materiales se obtuvieron óxidos metálicos derivados de los materiales mencionados anteriormente. Todos los materiales fueron caracterizados mediante DRX, FTIR, TGA, SEM y TPR-H2. Los materiales tipo MOF y composites zeolita/MOF fueron evaluados para determinar su capacidad de adsorción de BTEX (benceno, tolueno, etil benceno y (o-, m-, p-) xileno) a temperatura ambiente. Los resultados mostraron que los materiales tenían una mayor afinidad por el grupo de (o-, m-, p-) xileno, siendo más representativa la adsorción en el composite FAU-X/Ni-MOF-74-3 (41.8%). Los óxidos obtenidos fueron evaluados en la oxidación catalítica de tolueno en fase gaseosa diluida (1000 ppm), con una velocidad espacial de 30.000 cm3/g.h y a presión atmosférica. Los resultados muestran la obtención de catalizadores que permitieron la oxidación total del tolueno, a temperaturas por debajo de los 400°C. Esta temperatura se toma como referencia en la oxidación de tolueno, ya que a partir de esta temperatura prevalece la oxidación no catalítica. Estos resultados, representan un logro para la aplicación de estos materiales porosos.