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Título: Metal-organic frameworks: síntese, caracterização e aplicação em troca aniônica
Título(s) alternativo(s): Metal-organic frameworks: synthesis, characterization and applications in anion exchange
Autor(es): Grott, Beatriz Ehlke Santi
Orientador(es): Reis, Dayane Mey
Palavras-chave: Química organometálica
Luminescência
Zeolitos
Materiais nanoestruturados
Química
Organometallic chemistry
Luminescence
Zeolites
Nanostructured materials
Chemistry
Data do documento: 30-Set-2016
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: GROTT, Beatriz Ehlke Santi.Metal-organic frameworks: síntese, caracterização e aplicação em troca aniônica. 2016. 122 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2016.
Resumo: Metal-organic frameworks (MOFs) são compostos nos quais os centros metálicos estão conectados uns aos outros por ligantes orgânicos, podendo ter dimensões de 0D até 3D. Em sua grande maioria, os MOFs são compostos neutros ou aniônicos, porém existem também espécies catiônicas. Para que elas ocorram, é necessária uma racionalização na escolha dos ligantes e dos metais a fim de que as cargas positivas do íon metálico superem as cargas negativas ou neutras dos ligantes. Os MOFs catiônicos podem conter ânions em seus poros ou canais, os quais podem ser trocados com aqueles contidos no meio externo. O MOF catiônico [Ag(pyz)]NO3 (pyz = pirazina) foi obtido através de uma metodologia inédita e foi extensivamente estudado acerca de suas propriedades de troca aniônica. Tanto ânions orgânicos quanto inorgânicos foram testados e os produtos de troca foram caracterizados por PXRD (difração de raios X de pó). Os estudos aqui realizados sugerem que este MOF não apresenta grandes restrições quanto ao tamanho dos íons a serem incorporados em seus canais, uma vez que tanto espécies pequenas quanto grandes foram incorporadas. Nossos estudos indicam que ele pode ser utilizado para a separação seletiva ânions orgânicos lineares. Este trabalho também apresenta os resultados obtidos para diferentes rotas sintéticas visando a incorporação de novos ânions no complexo. Além dos processos de troca aniônica, foram testadas reações hidrotérmicas e à temperatura ambiente. Reações hidrotérmicas em diferentes condições entre pirazina e diversos percursores metálicos de cobre, níquel, cobalto e zinco são detalhadas. Este trabalho também reporta a síntese do ligante TIPA (tri(4- imidazolyphenyl)amine), recém descrito na literatura, e suas reações hidrotérmicas com cobalto, zinco e cobre. Os produtos foram caracterizados por difração de pó.
Abstract: Metal-organic frameworks (MOFs) are compounds containing metallic centers connected to each other by organic ligands, varying from 0D to 3D dimensions. Most MOFs are neutral or anionic, but cationic species also exist. In order to make this possible, it is necessary a pre-determinate selection of metal and ligands so the positive charge of the metallic ion can overcome the negative or neutral charge of the ligands. Cationic MOFs may contain anions on their pores or channels, which can be exchanged. In this paper, the cationic MOF [Ag(pyz)]NO3 (pyz = pyrazine) was synthesized by a novel methodology and was extensively studied over its anion exchange capacities. Both inorganic and organic anions were tested and the exchange products were characterized by powder X-ray diffraction (PXRD). The studies here described suggest that the [Ag(pyz)]NO3 does not present restrictions about the ions sizes to be incorporated in its framework once both small and large ions were adsorbed. Our work indicates that this MOF can be used to the selective separation of linear organic ligands. This paper also presents the results obtained for different synthetic routes aiming the incorporation of new anions into the complex. Besides the anion exchanges, we also performed hydrothermal and room temperature synthesis with such anions. Hydrothermal processes in a wide range of conditions are also reported for reactions between pyrazine and other metals, such as copper, nickel, cobalt and zinc. Furthermore, this paper presents the synthesis of the recently reported TIPA (tri(4-imidazolyphenyl)amine) ligand and its hydrothermal reactions with copper, zinc and cobalt salts. The products were once again analyzed by PXRD.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/9117
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