Polímeros orgánicos y sus aplicaciones en procesos sostenibles

Gómez Gutiérrez, Mónica (2017). Polímeros orgánicos y sus aplicaciones en procesos sostenibles. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. Industriales (UPM).

Description

Title: Polímeros orgánicos y sus aplicaciones en procesos sostenibles
Author/s:
  • Gómez Gutiérrez, Mónica
Contributor/s:
  • Pinto Cañón, Gabriel
  • Iglesias, Marta
  • Maya, Eva
  • Gómez, Berta
Item Type: Final Project
Degree: Grado en Ingeniería Química
Date: July 2017
Subjects:
Freetext Keywords: Polímeros porosos, politruxeno, polifenileno, poliimina aromática, fotocatálisis, membranas mixtas, CO2, metanol
Faculty: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Department: Ingeniería Química Industrial y del Medio Ambiente
Creative Commons Licenses: Recognition

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Abstract

A partir de la Revolución Industrial, la ciencia y la tecnología han cobrado cada día más y más importancia. En concreto, las ingenierías han ido desarrollando nuevos procesos y productos que han sido instalados en la vida cotidiana de todo ser humano. Afortunadamente, la evolución de este campo no se ha detenido, y lucha por crear y mejorar la calidad de vida de las personas, de una forma legal, económica, ética, respetuosa con el medio ambiente y sostenible. Entre otras, la ingeniería química ha florecido en las últimas décadas como una necesidad, y es la posibilidad de su estudio lo que ha dado lugar a este TFG. En concreto, este proyecto tiene como objetivos la síntesis, caracterización y estudio de aplicaciones de polímeros orgánicos: a) polímeros aromáticos porosos (politruxenos y polifenilenos) y b) poliiminas aromáticas. En primer lugar, se ha preparado una familia de polímeros aromáticos porosos derivados del truxeno (politruxenos) mediante reacciones de acoplamiento carbono-carbono catalizadas por paladio (Sonogashira y Suzuki). La nomenclatura usada para los politruxenos es la siguiente: TxMe (nodo) – ALK (espaciador), TxMe (nodo) – BTD (espaciador), TxMe (nodo) – ALK (espaciador) – BTD (espaciador). Por otro lado, se han sintetizado otros dos polímeros porosos de la familia de los polifenilenos mediante acoplamientos oxidativos. En una vía paralela, se ha sintetizado una poliimina aromática mediante calentamiento en un horno microondas y posteriormente se ha hecho reaccionar con metales de transición abundantes (Co, Al y Fe), obteniéndose complejos metálicos soportados denominados: PIPyCo, PIPyAl y PIPyFe. A continuación, se ha procedido a la caracterización de todos los compuestos sintetizados. Los precursores de los polímeros se han caracterizado a nivel molecular mediante las técnicas habituales utilizadas en química orgánica: espectroscopía UV-VIS y FT-IR, RMN en estado sólido, microscopía electrónica de barrido (SEM), análisis termogravimétrico TGA, análisis de área superficial y porosidad (BET), voltamperometría cíclica, análisis elemental, y espectrómetro de plasma de acoplamiento inductivo (ICP). Los politruxenos y polifenilenos sintetizados presentan una estructura microporosa que les permite actuar como lecho catalítico. Además, poseen un área superficial y capacidad de adsorción muy elevadas, que facilitan la difusión de las moléculas del reactivo y producto. Estas propiedades tan destacadas, los convierten en catalizadores heterogéneos reciclables ideales. Y es por esta razón que los politruxenos se ensayarán como fotocatalizadores en diversos substratos. Además de su estructura, la morfología de los polifenilenos es adecuada para integrarlos como aditivos en membranas de separación de gases, y obtener membranas de matriz mixta. Los complejos metálicos soportados en poliiminas aromáticas han mostrado contenidos de metal entre a 0.1 y 0.3 mmol de metal por gramo de polímero. Los termogramas han revelado buena estabilidad térmica con una descomposición en dos etapas, la primera asociada a la pérdida de ligandos del metal y la segunda a la degradación generalizada de la poliimina. Las imágenes SEM han puesto de manifiesto una buena dispersión del metal en las poliiminas. Finalmente, los materiales obtenidos se han aplicado en diferentes procesos: Los politruxenos se han utilizado como fotocatalizadores en reacciones de acoplamiento oxidativo de bencilamina, oxidación de alcohol bencílico y oxidación de sulfuros, resultando ser TxMe-ALK, TxMe-ALK-BTD y TxMe-BTD excelentes catalizadores. Además, se ha estudiado su reciclabilidad y se ha comprobado que mantienen su actividad catalítica al menos durante 6 ciclos sin pérdida de actividad. En el caso de los complejos metálicos soportados sobre poliiminas aromáticas, se ha demostrado que pueden ser catalizadores muy efectivos (PIPyFe y PIPyCo) en un proceso cascada de formación de carbonatos cíclicos con CO2 a partir epóxidos y posterior reacción de transferencia de hidrógeno en isopropanol. Esta reacción resulta extraordinariamente interesante, ya que existen sobreemisiones de CO2, y porque el metanol es un producto muy atractivo en la industria.

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Item ID: 47851
DC Identifier: http://oa.upm.es/47851/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:47851
Deposited by: Biblioteca ETSI Industriales
Deposited on: 22 Sep 2017 07:52
Last Modified: 22 Sep 2017 07:52
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