Materials derivats de xarxes metal·loorgàniques del tipus MIL-125 per al seu ús com adsorbents i fotocatalitzadors

Abstract

[cat] La creixent sensibilització respecte als efectes negatius que les activitats industrials i humanes tenen sobre el medi ambient i la salut pública ha donat lloc al desenvolupament de noves estratègies per a la mitigació de l’impacte que tenen aquestes activitats sobre l’entorn, convertint-lo en un dels reptes socials més importants en l’actualitat. Entre les estratègies proposades amb l’objectiu de minimitzar aquests efectes negatius i garantir el compliment de les normes de qualitat ambiental es troba el desenvolupament de materials que permetin la extracció i eliminació de contaminants ambientals. Dins d’aquest context, en aquest treball s’ha dut a terme la preparació de carbons i òxids de titani porosos mitjançant la calcinació a diferents temperatures en atmosfera inert o en presencia d’aire, respectivament, de la xarxa metal·loorgànica del tipus MIL-125-NH2. Els diferents materials obtinguts s’han caracteritzat mitjançant difracció de raigs X, microscòpia electrònica, termogravimetria i adsorció-desorció de nitrogen a 77 K, per tal de seleccionar el millor adsorbent i fotocatalitzador d’entre els materials preparats. S’ha estudiat l’aplicabilitat del carbó seleccionat (C-MIL-125-1000) per a la extracció de 4- nitrofenol. El carbó presenta una capacitat d’adsorció màxima de 87 mg de 4-nitrofenol per gram de material, una cinètica d’extracció ràpida i es tracta, a més, d’un material fàcilment regenerable, que manté la seva capacitat d’extracció després de diversos cicles d’adsorciódesorció. Per altra banda, s’ha utilitzat un dels òxids de titani, TiO2-MIL-125-450, per a la degradació fotocatalítica del blau de metilè. El material seleccionat assoleix la degradació completa del contaminant en un temps reduït (3 hores), demostrant així la seva eficiència fotocatalítica.

[eng] An increasing sensitivity about the negative effect that industrial and human activities have on the environment and public health has led to the development of new strategies to mitigate the impact that these activities have on the environment, having become one of the most important social challenges today. Among the proposed strategies to reduce these negative effects and ensure compliance of the environmental quality standards, the development of materials for the extraction and degradation of environmental pollutants is a promising alternative. Bearing these in mind, we have prepared porous carbons and titanium oxides from a MIL-125- NH2 metal-organic framework by the calcination at different temperatures, in inert atmosphere or in air, respectively. These materials have been characterized by powder X-ray diffraction, electron microscopy, thermogravimetry and nitrogen adsorption-desorption isotherms measured at 77 K, to select the best adsorbent and photocatalyst. The application of the selected carbon (C-MIL-125-1000) for the extraction of 4-nitrophenol has been studied. The carbon exhibit fast adsorption kinetics and a maximum adsorption capacity of 87 mg/g of 4-nitrophenol, and it is also an easily recyclable material that maintains its extraction capacity after various adsorption-desorption cycles. On the other hand, one of titanium oxides, TiO2-MIL-125-450, has been used for the photocatalytic degradation of methylene blue. The selected material achieves the complete degradation of the pollutant in a reduced time (3 hours), thus demonstrating its photocatalytic efficiency.