Metal-Organic Frameworks como matrices porosas ordenadas para el diseño de catalizadores bio-miméticos

Abstract

El presente trabajo tiene como objetivo estudiar un sistema de catalizadores basados en el MOF-808 y sintetizar catalizadores bio-miméticos que imiten los centros catalíticos de las oxidasas de cobre. La manera de obtener estos materiales consiste en sintetizar el MOF-808 inicial, funcionalizarlo con aminoácidos o ácido carboxílicos, y después doparlos con una disolución de cobre. Se ha realizado la caracterización estructural y química de los materiales conseguidos mediante diversas técnicas como XRD, FTIR-ATR, TGA, RMN, UV-Vis en sólido, EPR y XRF. Posteriormente, se probaron los catalizadores para la Oxidación Húmeda Catalítica con Peróxido de Hidrógeno (CWPO) de compuestos fenólicos, para estudiar el tipo de actividad que presentan estos materiales, y la influencia de las funcionalizaciones y grado de dopaje de metal en la actividad catalítica. Además, se realizó una prueba de degradación de fenol en medio acuoso, en la que uno de los catalizadores (MOF-808@His-Cu100) consiguió un grado de conversión de casi el 90% en 20 horas de reacción. Finalmente, se ha llegado a la conclusión de que este sistema de catalizadores puede ser muy interesante para aplicarlo en otro tipo de reacciones.

Lan honen helburua MOF-808-an oinarritutako katalizatzaile-sistema bat aztertzea eta kobrezko oxidasen zentro katalitikoak imitatzen dituzten katalizatzaile bio-mimetikoak sintetizatzea. Material horiek lortzeko, hasierako MOF-808-a sintetizatu, aminoazido eta azido karboxiliko batzuekin funtzionalizatu, eta, ondoren, kobrezko disoluzio batean sartzen da, metala adsorbatzeko. Lortutako katalizatzaileei kristal egituraren karakterizazioa eta karakterizazio kimikoa egin zaie XRD, FTIR-ATR, TGA, RMN, UV-Vis solidoan, EPR eta XRF teknikak erabiliz. Ondoren, katalizatzaieak CWPO erreakzioaren bitartez frogatu dira, ze nolako aktibitate mota duten, eta katalisi aktibitatean funtzionalizazioaren eta kobre kopuruaren eragina aztertzeko. Gainera, uretan fenolaren degradazio froga bat egin zen, eta katalizatzaile batek (MOF-808@His-Cu100) ia %90ko bihurketa maila lortu zuen 20 orduko erreakzio batean. Bukatzeko, lan honek erakutsi du katalizatzaile-sistema hau oso interesgarria dela beste erreakzio batzuetan aplikatzeko.

The objective of this work is to study a system of catalysts based on MOF-808 and to synthesize bio-mimetic catalysts that mimic the catalytic centers of copper oxidases. The way to obtain these materials consists of synthesizing the initial MOF-808, functionalizing it with amino acids or carboxylic acids, and then doping them with a copper solution. The structural and chemical characterization of the materials obtained has been carried out using various techniques such as XRD, FTIR-ATR, TGA, NMR, solid UV-Vis, EPR and XRF. Subsequently, the catalysts for the Catalytic Wet Peroxide Oxidation (CWPO) of phenolic compounds were tested, to study the type of activity that these materials present, and the influence of the functionalizations and degree of metal doping on the catalytic activity. In addition, a phenol degradation test was carried out in aqueous medium, in which one of the catalysts (MOF-808@His-Cu100) achieved a degree of conversion of almost 90% in 20 hours of reaction. Finally, it has been concluded that this catalyst system can be very interesting to be applied in other types of reactions.