Síntesis y caracterización de materiales micro/mesoporosos BEA/MCM-41

Abstract

Se estudió el efecto catalítico de la meso-tetra (p-sulfonatofenil) porfirina de cobalto (II) en la reducción electroquímica del dióxido de carbono. Previo a estos estudios se llevó a cabo la metalización del compuesto macrocíclico vía electroquímica y química. Al realizar la metalización vía electroquímica no se obtuvieron los resultados esperados, el sistema en estudio requiere de la optimización de muchos parámetros, que no forman parte de los objetivos de este trabajo. La metalización vía química, arrojó un resultado exitoso de manera rápida y sencilla. El avance de la reacción fue estudiado mediante espectroscopía UV-Vis; en este proceso se observó el cambio de patrón de las cuatro bandas Q, características de la porfirina libre, a dos bandas α y β, particulares de las metaloporfirinas. Posteriormente se llevó a cabo un estudio voltamétrico para conocer el comportamiento electroquímico del catalizador,que en este caso fue la meso-tetra (p-sulfonatofenil) porfirina de cobalto (II) y evaluar las condiciones óptimas para los estudios de la reducción del dióxido de carbono por electrólisis potenciostática. El estudio del sistema electrolítico (buffer ácido sulfúrico/sulfato de potasio a pH 2,02) en el intervalo de potencial desde 1000 mV a 1000 mV, no muestra ninguna señal importante asociada al medio electrolítico. Sin embargo, a potenciales más negativos que -1000 mV se observa el pico correspondiente a la adsorción de hidruros sobre la superficie del electrodo provenientes del ión bisulfato del medio electrolítico. Cuando el sistema se encuentra en presencia de la meso-tetra (p-sulfonatofenil) porfirina de cobalto (II) a en atmósfera inerte, se observa, un entrecruzamiento de la señal entre el barrido anódico y catódico. Adicionalmente, en el barrido realizado en sentido anódico, se observa un pico de despojo, estos procesos sugieren una posible desmetalización del complejo porfirínico. Por otra parte, el sistema de la meso-tetra (p-sulfonatofenil) porfirina de cobalto (II) es estudiado en presencia de dióxido de carbono, y el pico de despojo no es observado; lo cual podría ser atribuido a la formación de una especie tipo aducto entre la meso-tetra (p-sulfonatofenil) porfirina de cobalto (II) y el dióxido de carbono.La formación de esta especie impide que el cobalto que se encuentra en la cavidad de la porfirina se electrodeposite sobre la superficie del electrodo. Adicionalmente, en este sistema se observa un desplazamiento del potencial umbral hacia potenciales menos negativos, para el pico atribuido a la adsorción de hidruros sobre la superficie del electrodo provenientes del ión bisulfato del medio electrolítico, lo cual es un indicio de que en estas condiciones de trabajo, la meso-tetra (p-sulfonatofenil) porfirina de cobalto (II) actúa como catalizador para la reacción de reducción del dióxido de carbono. Los estudios por UV-Vis, mostraron que la meso-tetra (p-sulfonatofenil) porfirina de cobalto (II) presenta una importante desmetalización y ruptura de la aromaticidad del macrociclo, incluso cuando las electrólisis se realizan a bajos potenciales de reducción (-1100 mV). Sin embargo, la formación de algunos productos durante las electrólisis, indica que de alguna manera el sistema en conjunto está producto principal de esta reacción fue el monóxido de carbono con una eficiencia en corriente de 17,7%