Hispanopedia Wiki
Articulo de referencia

Material mesoporoso

Imágenes de microscopía electrónica de carbono mesoporoso ordenado que contiene nitrógeno (N-OMC) tomadas (a) a lo largo y (b) perpendicularmente a la dirección del canal. [ 1 ]...

Hispanopedia WikiContenido en espanolLectura gratuita
Imágenes de microscopía electrónica de carbono mesoporoso ordenado que contiene nitrógeno (N-OMC) tomadas (a) a lo largo y (b) perpendicularmente a la dirección del canal. [ 1 ]

Un material mesoporoso (o supernanoporoso [ 2 ] ) es un material nanoporoso que contiene poros con diámetros entre 2 y 50 nm, según la nomenclatura de la IUPAC . [ 3 ] [ 4 ] A modo de comparación, la IUPAC define un material microporoso como un material con poros de menos de 2 nm de diámetro y un material macroporoso como un material con poros de más de 50 nm de diámetro.

Los materiales mesoporosos típicos incluyen algunos tipos de sílice y alúmina que tienen mesoporos de tamaño similar. También se han reportado óxidos mesoporosos de niobio , tantalio , titanio , circonio , cerio y estaño . Sin embargo, el material mesoporoso más destacado es el carbono mesoporoso, que tiene aplicaciones directas en dispositivos de almacenamiento de energía. [ 5 ] El carbono mesoporoso tiene porosidad dentro del rango de los mesoporos y esto aumenta significativamente el área superficial específica. Otro material mesoporoso muy común es el carbón activado que generalmente está compuesto por una estructura de carbono con mesoporosidad y microporosidad dependiendo de las condiciones bajo las cuales fue sintetizado.

Según la IUPAC, un material mesoporoso puede presentar una mesoestructura desordenada u ordenada. En los materiales inorgánicos cristalinos, la estructura mesoporosa limita notablemente el número de unidades reticulares, lo que modifica significativamente la química del estado sólido. Por ejemplo, el rendimiento de las baterías de materiales electroactivos mesoporosos difiere significativamente del de sus estructuras masivas. [ 6 ]

Un procedimiento para producir materiales mesoporosos (sílice) fue patentado alrededor de 1970, [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] y los métodos basados ​​en el proceso de Stöber de 1968 [ 10 ] todavía se utilizaban en 2015. [ 11 ] Pasó casi desapercibido [ 12 ] y fue reproducido en 1997. [ 13 ] Las nanopartículas de sílice mesoporosa (MSN) fueron sintetizadas independientemente en 1990 por investigadores en Japón. [ 14 ] Posteriormente también fueron producidas en los laboratorios de Mobil Corporation [ 15 ] y denominadas Mobil Crystalline Materials , o MCM-41. [ 16 ] Los métodos de síntesis iniciales no permitían controlar la calidad del nivel secundario de porosidad generado. Solo mediante el empleo de cationes de amonio cuaternario y agentes de silanización durante la síntesis, los materiales exhibieron un verdadero nivel de porosidad jerárquica y propiedades texturales mejoradas. [ 17 ] [ 18 ] También se han producido materiales mesoporosos en forma de películas delgadas mediante autoensamblaje inducido por evaporación, en diferentes mesoestructuras organizadas y composiciones. [ 19 ]

Desde entonces, la investigación en este campo ha crecido de manera constante. Ejemplos notables de posibles aplicaciones industriales son la catálisis , la sorción, la detección de gases, las baterías, [ 20 ] el intercambio iónico, la óptica y la energía fotovoltaica . En el campo de la catálisis, las zeolitas son un tema emergente donde se estudia la mesoporosidad en función del catalizador para mejorar su rendimiento para su uso en el craqueo catalítico fluidizado .

Debe tenerse en cuenta que esta mesoporosidad se refiere a la clasificación de la porosidad a nanoescala, y los mesoporos pueden definirse de manera diferente en otros contextos; por ejemplo, los mesoporos se definen como cavidades con tamaños en el rango de 30 μm a 75 μm en el contexto de agregaciones porosas como el suelo. [ 21 ]

Véase también

Referencias

  1. ^ Guo, M.; Wang, H.; Huang, D.; Han, Z.; Li, Q.; Wang, X.; Chen, J. (2014). "Biosensor amperométrico de catecol basado en lacasa inmovilizada en una matriz de carbono mesoporoso ordenado dopado con nitrógeno (N-OMC)/PVA" . Ciencia y tecnología de materiales avanzados . 15 (3) 035005. Bibcode : 2014STAdM..15c5005G . doi : 10.1088/1468-6996/15/3/035005 . PMC  5090526. PMID  27877681 .
  2. ^ Mays, TJ (1 de enero de 2007). "Una nueva clasificación de tamaños de poro" . Estudios en Ciencia de Superficies y Catálisis . 160 : 57–62 . Bibcode : 2007SSSC..160...57M . doi : 10.1016/S0167-2991(07)80009-7 . ISBN 978-0-444-52022-7ISSN 0167-2991​ ​
  3. ^ Doustkhah, E.; et al. (2021). "Bispropylurea Bridged Polysilsesquioxane: A Microporous MOF-like Material for Molecular Recognition" . Chemosphere . 276 130181. arXiv : 2104.06715 . Bibcode : 2021Chmsp.27630181D . doi : 10.1016/j.chemosphere.2021.130181 . hdl : 1959.4/unsworks_75199 . PMID 33735650 . 
  4. ^ Rouquerol, J.; Avnir, D.; Fairbridge, CW; Everett, DH; Haynes, JM; Pernicone, N.; Ramsay, JDF; Sing, KSW; Unger, KK (1994). "Recomendaciones para la caracterización de sólidos porosos (Informe técnico)" . Pure and Applied Chemistry . 66 (8): 1739– 1758. doi : 10.1351/pac199466081739 . S2CID 18789898 . 
  5. ^ Eftekhari, Ali; Zhaoyang, Fan (2017). "Carbono mesoporoso ordenado y sus aplicaciones para el almacenamiento y la conversión de energía electroquímica". Materials Chemistry Frontiers . 1 (6): 1001– 1027. doi : 10.1039/C6QM00298F .
  6. ^ Eftekhari, Ali (2017). "Materiales mesoporosos ordenados para baterías de iones de litio". Materiales microporosos y mesoporosos . 243 : 355–369 . Bibcode : 2017MicMM.243..355E . doi : 10.1016/j.micromeso.2017.02.055 .
  7. ^ Chiola, V.; Ritsko, JE y Vanderpool, CD "Proceso para producir sílice de baja densidad aparente". Solicitud n.° US 3556725D A presentada el 26 de febrero de 1969; Publicación n.° US 3556725 A publicada el 19 de enero de 1971.
  8. ^ "Partículas de sílice porosas que contienen una fase cristalizada y método" Solicitud n.° US 3493341D A presentada el 23 de enero de 1967; Publicación n.° US 3493341 A publicada el 3 de febrero de 1970
  9. ^ "Proceso para producir sílice en forma de esferas huecas" ; Solicitud n.° US 342525 A presentada el 4 de febrero de 1964; Publicación n.° US 3383172 A publicada el 14 de mayo de 1968.
  10. ^ Stöber, Werner; Fink, Arthur; Bohn, Ernst (1968). "Crecimiento controlado de esferas de sílice monodispersas en el rango de tamaño micrométrico". Journal of Colloid and Interface Science . 26 (1): 62– 69. Bibcode : 1968JCIS...26...62S . doi : 10.1016/0021-9797(68)90272-5 .
  11. ^ Kicklebick, Guido (2015). «Nanopartículas y compuestos» . En Levy, David; Zayat, Marcos (eds.). Manual de sol-gel: síntesis, caracterización y aplicaciones . Vol. 3. John Wiley & Sons . pp.  227–244 . ISBN 978-3-527-33486-5.
  12. ^ Xu, Ruren; Pang, Wenqin y Yu, Jihong (2007). Química de las zeolitas y materiales porosos relacionados: síntesis y estructura . Wiley-Interscience . pág. 472. ISBN 978-0-470-82233-3.
  13. ^ Direnzo, F; Cambon, H; Dutartre, R (1997). "Una síntesis de sílice mesoporosa con plantilla de micelas de 28 años de antigüedad". Microporous Materials . 10 ( 4– 6): 283. doi : 10.1016/S0927-6513(97)00028-X .
  14. ^ Yanagisawa, Tsuneo; Shimizu, Toshio; Kuroda, Kazuyuki; Kato, Chuzo (1990). "La preparación de complejos de alquiltrimetilamonio-kanemita y su conversión en materiales microporosos" . Boletín de la Sociedad Química de Japón . 63 (4): 988. doi : 10.1246/bcsj.63.988 .
  15. ^ Beck, JS; Vartuli, JC; Roth, WJ; Leonowicz, ME; Kresge, CT; Schmitt, KD; Chu, CTW; Olson, DH; Sheppard, EW (1992). "Una nueva familia de tamices moleculares mesoporosos preparados con plantillas de cristal líquido". Journal of the American Chemical Society . 114 (27): 10834. Bibcode : 1992JAChS.11410834B . doi : 10.1021/ja00053a020 .
  16. ^ Trewyn, BG; Slowing, II; Giri, S.; Chen, HT; Lin, VS -Y. (2007). "Síntesis y funcionalización de una nanopartícula de sílice mesoporosa basada en el proceso sol-gel y aplicaciones en liberación controlada" . Accounts of Chemical Research . 40 (9): 846– 53. doi : 10.1021/ar600032u . PMID 17645305 . 
  17. ^ Pérez-Ramírez, J.; Christensen, CH; Egeblad, K.; Christensen, CH; Groen, JC (2008). "Zeolitas jerárquicas: utilización mejorada de cristales microporosos en catálisis mediante avances en el diseño de materiales". Chem. Soc. Rev. 37 ( 11): 2530– 2542. doi : 10.1039/b809030k . PMID 18949124 . 
  18. ^ Pérez-Ramírez, J.; Verboekend, D. (2011). "Diseño de catalizadores de zeolita jerárquicos mediante desilicación". Catal. Sci. Technol . 1 (6): 879– 890. doi : 10.1039/C1CY00150G . hdl : 20.500.11850/212833 .
  19. ^ Innocenzi, Plinio (2022). Películas de sílice mesoporosa ordenada. Del autoensamblaje al orden . Springer. ISBN 978-3-030-89535-8.
  20. ^ Stein, Andreas (2020). Gitis, Vitaly; Rothenberg, Gadi (eds.). Manual de materiales porosos . Vol. 4. Singapur: WORLD SCIENTIFIC. doi : 10.1142/11909 . ISBN 978-981-12-2322-8.
  21. ^ Comité del Glosario de Términos de Ciencias del Suelo (2008). Glosario de Términos de Ciencias del Suelo 2008. Madison, WI: Sociedad de Ciencias del Suelo de América. ISBN 978-0-89118-851-3.
Logotipo de Wikimedia Commons
Obtenido de " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Mesoporous_material&oldid=1345844665 "