Funcionalización de materiales metal-orgánicos porosos para aplicaciones avanzadas en adsorción y electrocatálisis de CO2 Research groups

El desarrollo de materiales metal-orgánicos porosos (MOFs, MBioFs, SMOF...) es un área de gran actividad debido a sus aplicaciones en catálisis, sensórica y separación/almacenamiento de gases entre otras. En el grupo de investigación desarrollamos este tipo de materiales a través de diversas aproximaciones:

i) El uso de biomoléculas como conectores de los centros metálicos para dotar de capacidad de reconocimiento molecular a estos compuestos en la búsqueda de su posible aplicación en sensórica.

ii) El desarrollo de la síntesis en ausencia de disolvente para abaratar el coste de producción de los MOFs y acercarlos al uso industrial. Aprovechar las características peculiares de esta síntesis para la obtención de nuevos MOFs.

iii) Vigorización de MOFs mediante dopaje y postfuncionalización para su aplicación en la captura selectiva de CO2 y su electroreducción catalítica para obtener productos de mayor valor añadido (metanol, etanol, ácido fórmico?)

iv) Desarrollo de materiales con una estructura cristalina porosa sustentada por la presencia interacciones supramoleculares (Supramolecular Metal-Organic Frameworks, SMOFs) como alternativa a los más convencionales basados en enlaces de coordinación (Metal-Organic Frameworks, MOFs) o enlaces covalentes (Covalent Organic Frameworks, COFs).

v) Desarrollo de materiales metal-orgánicos con poros de mayor tamaño que el de los MOFs (normalmente pequeños, <2 nm) a través de su obtención en forma de geles (Metal-Organic Gels, MOGs) y aerogeles (Metal-Organic Aerogels, MOAs) que se caracterizan por presentar canales de tamaño mucho mayor (> 20 nm). Lo cual permite una mejora de la difusibilidad de los reactivos mejorando la cinética de procesos como separación de especies químicas (incluso macromoléculas biológicas) y catálisis.

Asimismo el grupo cuenta históricamente con una gran experiencia dentro de la química de polioxometalatos (POMs) que debido a su complejidad estructural, su versatilidad topológica, electrónica y reactiva presentan importantes aplicaciones en numerosos campos (catálisis, magnetismo, biomedicina, electro- y espintrónica, reconocimiento molecular, óptica, conductividad, intercambio iónico). Es por ello, que desarrollamos otra línea de investigación fuertemente relacionada con las anteriores:

vi) Ensamblar los POMs con entidades metal-orgánicas a fin de obtener estructuras porosas que permitan combinar las habilidades catalíticas de estos primeros con la accesibilidad de acceso y selctividad proporcionada por la red porosa. En este sentido, las aproximaciones que desarrollamos es su incorporación a la estructura porosa de los MOFs y MOGs/MOAs durante la propia síntesis del sustrato poroso o en una etapa postsintética. Formar un material poroso híbrido MOP/POM entre polioxometalatos (POMs) y entidades metal-orgánicas polinucleares discretas (Metal-Organic Polyhedra) por su autoesamblaje a través de interaciónes supramoleculares direccionales.