Resumen

Se ha desarrollado una estrategia sencilla pero eficaz para preparar una membrana asimétrica basada en un marco metalorgánico (MOF) depositando una capa de Zif-8 (Zeolitic imidazolate framework-8) sobre la superficie funcionalizada con aminosilano de una membrana de inclusión polimérica mediante un proceso de crecimiento in situ. Durante la extracción de las moléculas de ligando de la fuente al compartimento de extracción, los iones metálicos reaccionan con el ligando, y las capas de Zif-8 crecieron gradualmente sobre la membrana de inclusión polimérica (PIM) modificada con aminosilano. Las propiedades de la capa nanocristalina de Zif-8 crecida en superficie se caracterizaron mediante difracción de rayos X en polvo, análisis de adsorción-desorción y microscopía electrónica de barrido. El uso potencial de estas membranas de PIM soportadas por Zif-8 para la separación de gases N2, CH4 y CO2 se evaluó a dos temperaturas (25 y 50°C) y presiones (1, 3 y 5 bar), comparando el comportamiento de permeabilidad y selectividad de estas membranas con el PIM puro. La permeabilidad al gas tanto del PIM puro (PCO2=799,2 barrer) como del PIM-co-MOF (PCO2=675,8 barrer) aumenta con la temperatura para los tres gases, y el orden de la tasa de permeación fue CO2 > CH4 > N2. Los resultados mostraron que la presencia de una capa de Zif-8 en la superficie de las membranas de inclusión polimérica puede conseguir una permeabilidad ligeramente reducida (~21%) pero una selectividad mejorada de hasta ~70o CO2/CH4 y ~34o CO2/N2. En el caso de ambos tipos de membrana, la permselectividad ideal disminuye con la temperatura, pero esta disminución fue ligeramente más pronunciada en el caso de PIM-co-MOF. Para conocer más detalles sobre la estructura electrónica y las propiedades ópticas y de adsorción de los compuestos Zif-8 y M Zif-8 (M=N2,CH4,y CO2), se utilizaron los cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) de ondas planas periódicas. Las estructuras de banda electrónica y la densidad de estados del Zif-8 puro mostraron que este compuesto es metálico. Además, utilizando DFT, se calculó la energía de formación de los compuestos M Zif-8, y demostramos que la composición CO2 Zif-8 es más estable que otros compuestos. Este resultado sugiere que la tendencia del compuesto Zif-8 a absorber la molécula de CO2 es mayor que la de otras moléculas. Confirmando estos resultados, los cálculos ópticos DFT mostraron que la afinidad de la composición CO2 Zif-8 para absorber luz infrarroja era mayor que la de los otros compuestos.

• Materias:Propiedades fisicoquímicas Polimerización Ingeniería biomédica Nanoestructuras Liberación de fármacos
• Subjects:Chemicophysical properties Polymerization Biomedical engineering Nanostructures Drug liberation
• Palabras claves:co2, zif-8, membrana de inclusión polimérica, ch4, dft, pim, superficie, composición co2 zif-8, otros compuestos, m=n2, ch4, y
• Keywords:co2, zif-8, polymer inclusion membrane, ch4, dft, pim, surface, co2+zif-8 composition, other compounds, m=n2, ch4, and