Cristalinidad y evolución textural. a Patrones XRD de sólidos obtenidos en diferentes momentos durante la transformación interzeolítica de zeolita FAU en MFI usando CTPABr como SDA y porógeno (ver tiempo de tratamiento en c). La banda fuerte en ca. 26° 2θ corresponde al grafito utilizado como patrón interno. segundo norte2 isotermas de fisisorción a 77 K para las mismas muestras. c La distribución del tamaño de poro correspondiente calculada por NL-DFT a partir de las isotermas. d Evolución del volumen de microporos (triángulos verdes), volumen de mesoporos (rombos grises) y cristalinidad MFI (círculos azules) de las muestras con el tiempo. Crédito: Comunicaciones de la naturaleza (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-36502-3
El Laboratorio de Nanotecnología Molecular (NANOMOL) de la Universidad de Alicante (UA) ha desarrollado una nueva familia de materiales como una oportunidad de vanguardia para la industria química, las renovables y la reducción de contaminantes. El hallazgo, publicado en la revista Comunicaciones de la naturalezaabre numerosas posibilidades para sectores como el energético y el farmacéutico.
En general, los científicos buscan fabricar materiales altamente ordenados. Por ejemplo, las zeolitas, la familia de catalizadores más importante y ampliamente utilizada en la industria química, están formadas por unidades que se repiten periódicamente. Según Noemí Linares, investigadora de la UA y autora del artículo, los científicos se han alejado de materiales entre desordenados y ordenados, donde las oportunidades son infinitas. Se han dado cuenta de que en los materiales imperfectos y desordenados hay innumerables oportunidades para hacer nuevos materiales con propiedades únicas.
En la naturaleza defectuosa y desordenada no existen las limitaciones que suelen imponer las estructuras regulares, lo que abre un sinfín de oportunidades para la creación y diseño de materiales, tal y como explica Javier García Martínez, catedrático de Química Inorgánica de la UA y director de NANOMOL. A partir de esta idea, los investigadores de la UA han construido materiales a medio camino entre estructuras ordenadas, denominadas zeolitas.
Estos materiales híbridos tienen importantes ventajas como una alta área superficial, lo que les permite transformar moléculas muy voluminosas, algo que hasta ahora no era posible con las zeolitas convencionales, que tienen poros muy estrechos. En particular, se encuentra en el límite entre el material ordenado y el desordenado, que presenta cavidades irregulares pero muy grandes que permiten transformar moléculas más complejas y voluminosas, tal como lo define la investigadora y autora del artículo, Mónica J. Mendoza Castro.
Para obtener estos materiales, el equipo de investigadores de la Universidad de Alicante ha utilizado un conocido proceso que permite transformar una zeolita en otra, pero interrumpiendo esta conversión para obtener materiales intermedios a medio hacer, que contienen características de ambos sólidos. El profesor de la UA explica el proceso como si hubieran detenido la transformación de un gusano en mariposa, cuando aún no está completa, y en ese momento han descubierto que en esa etapa hay algo completamente nuevo, fascinante y con innumerables aplicaciones.
El hallazgo supone una revolución en el campo de la catálisis que es clave para hacer más sostenible la industria química. En este caso, tal y como informa NoemÍ Linares en el artículo publicado en Comunicaciones de la naturaleza, seleccionaron las partes más interesantes de cada zeolita para hacer algo nuevo y con la composición más adecuada para cada aplicación. Además, la flexibilidad estructural de los materiales diseñados por la UA permite que las moléculas entren y salgan con mayor facilidad, reduciendo los residuos de carbono y CO2 emisiones a la atmósfera.
Más información:
Monica J. Mendoza-Castro et al, Zeolitas híbridas sintonizables preparadas por interconversión parcial, Comunicaciones de la naturaleza (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-36502-3
Citación: Zeolitas híbridas ajustables preparadas por interconversión parcial para crear catalizadores superiores (9 de marzo de 2023) consultado el 9 de marzo de 2023 en https://phys.org/news/2023-03-tunable-hybrid-zeolites-partial-interconversion.html
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