Síntesis, caracterización y aplicaciones de materiales de naturaleza híbrida
- Autores: Juan Amaro Gahete
- Directores de la Tesis: César Jiménez Sanchidrián (dir. tes.), Francisco José Romero Salguero (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Córdoba (ESP) ( España ) en 2022
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Miguel Ángel Centeno Gallego (presid.), M. Isabel López Martínez (secret.), Yamil Tesio Álvaro (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Química Fina por la Universidad de Córdoba
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Helvia
- Resumen
1. Introducción o motivación de la tesis:
La posibilidad de llevar a cabo una combinación sinérgica de las propiedades de compuestos orgánicos y sustratos inorgánicos en un único material con características mejoradas es un antiguo desafío científico en continuo auge que comenzó a principios del siglo XVII y se ha extendido hasta la actualidad. En general, los materiales híbridos orgánico-inorgánicos representan la interfaz natural entre dos mundos de la química, cada uno con contribuciones muy significativas al campo de la ciencia de los materiales. La integración de ambas unidades estructurales a escala nanométrica otorga al material resultante propiedades características adicionales a las que poseen los propios componentes individualmente, resultando en diversas ventajas muy relevantes para aplicaciones específicas de gran interés tecnológico e industrial. Específicamente, los materiales híbridos orgánico-inorgánicos presentan las principales ventajas de los óxidos inorgánicos, exhibiendo una alta estabilidad mecánica, térmica y estructural, sin perder las versátiles características de los polímeros orgánicos, como la flexibilidad y la variabilidad funcional [1-3].
2.Contenido de la investigación:
La presente memoria de Tesis Doctoral titulada “Síntesis, caracterización y aplicaciones de materiales de naturaleza híbrida” dirigida por los Doctores D. Francisco José Romero Salguero y D. César Jiménez Sanchidrián, se encuadra en la línea de investigación “Materiales híbridos orgánico-inorgánicos” desarrollada en la actualidad por el grupo FQM-346 “Catálisis Orgánica y Materiales Nanoestructurados” del Departamento de Química Orgánica de la Universidad de Córdoba. Diferentes metodologías de síntesis han sido empleadas para preparar sólidos híbridos incluyendo desde los procedimientos mecanoquímicos más simples basados en mezclas físicas hasta estrategias de síntesis más atractivas como procesos específicos de tipo sol-gel o preparaciones determinadas bajo condiciones solvotermales, ultrasonidos o incluso radiación microondas. La gran versatilidad ofrecida en el diseño de materiales híbridos orgánico-inorgánicos permite su empleo en una amplia gama de aplicaciones de gran transcendencia en procesos actuales vinculados a la Química Fina.
La presente Tesis Doctoral aborda la síntesis, funcionalización, caracterización y aplicaciones de una extensa variedad de materiales híbridos orgánico-inorgánicos. Los resultados obtenidos en esta investigación han sido clasificados en tres secciones atendiendo a la naturaleza híbrida del material diseñado: 1) polímeros de coordinación, 2) materiales híbridos orgánico-inorgánicos basados en sílices y 3) materiales híbridos basados en grafeno.
3.Conclusión:
En términos generales, estas investigaciones contribuirán a avanzar en el conocimiento de estos materiales, desde su diseño estructural hasta la elección de las estrategias de síntesis óptimas para otorgar al híbrido resultante las características deseadas. Las propiedades fisicoquímicas presentadas por cada uno de ellos han permitido adentrarnos en campos aplicativos novedosos de enorme interés actual para la comunidad científica. Entre ellos, podemos destacar:
a) Los polímeros de coordinación y redes metal-orgánicas presentan especies metálicas, que actúan como ácidos de Lewis muy eficientes en procesos catalíticos y de adsorción, y ligandos orgánicos, que suministran un entorno capaz de interaccionar, incluso de forma enantioselectiva, y adsorber moléculas orgánicas [4-6].
b) Las organosílices periódicas mesoporosas muestran una red inorgánica, que aportan el sostén estructural del material, y fragmentos orgánicos, que exhiben carácter hidrofóbico y otorgan funcionalidad, resultando así materiales silíceos dotados de gran estabilidad y centros activos catalíticos [7,8].
c) Los materiales grafénicos híbridos aúnan las características propias de los grafenos con las amplias propiedades fotofísicas y catalíticas de los fragmentos organometálicos [9-11].
Nuestra sociedad no conoce el límite de sus demandas; por tanto, se considera fundamental que la comunidad científica las vaya resolviendo a medida que aquélla las plantee; muchas de ellas, en el campo de la energética, de la catálisis, de la adsorción selectiva de gases y contaminantes emergentes, de la dosificación controlada de fármacos, de la alimentación, de la biología, de la farmacoquímica, de la informática, de la remediación ambiental, de la química industrial, entre otros. Muchas de estas necesidades que van surgiendo exponencialmente con el paso de los años directamente ligadas al desarrollo de la humanidad, tendrán su solución en el área de la Química de Materiales. Para ello, el futuro de los materiales híbridos orgánico-inorgánicos estará fuertemente marcado por el descubrimiento de nuevos procedimientos de síntesis que proporcionen al material resultante mayor estabilidad a lo largo del tiempo, mayor resistencia al reúso, elevada especificidad y menores costes económicos de producción. Así, sus novedosas aplicaciones, que tendrán gran impacto en el sector industrial, contribuirán al sostenimiento del bienestar y a la mejora de la economía global.
4. Bibliografía:
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[8] J. Amaro-Gahete, D. Esquivel, M. V. Pavliuk, C. Jiménez-Sanchidrián, H. Tian, S. Ott, F. J. Romero-Salguero, Catalysts 2022, 12, 254.
[9] J. Amaro-Gahete, A. Benítez, R. Otero, D. Esquivel, C. Jiménez-Sanchidrián, J. Morales, Á. Caballero, F. Romero-Salguero, Nanomaterials 2019, 9, 152.
[10] J. Amaro‐Gahete, A. M. Kaczmarek, D. Esquivel, C. Jiménez‐Sanchidrián, P. Van Der Voort, F. J. Romero‐Salguero, Chem. – A Eur. J. 2019, 25, 6823–6830.
[11] J. Amaro-Gahete, J. A. Salatti-Dorado, A. Benítez, D. Esquivel, V. García-Caballero, M. López-Haro, J. J. Delgado, M. Cano, J. J. Giner-Casares, F. J. Romero-Salguero, Sustain. Energy Fuels 2022, 6, 1603–1615.
