Empleo de materiales estructurales organometálicos porosos basados en formiato para almacenaje de metano.

Empleo de un material estructural organometálico poroso que contiene al menos un primer compuesto,

y en caso dado un segundo compuesto orgánico, uniéndose al menos el primer compuesto orgánico, al menos parcialmente, a al menos un ion metálico mediante enlace coordinativo bidentado, siendo el ion metálico Mg (II), y derivándose el primer compuesto orgánico de ácido fórmico y el segundo compuesto orgánico de ácido acético, para el almacenaje o separación de metano.

Empleo de materiales estructurales organometálicos porosos basados en formiato para el almacenaje de metano La invención se refiere al empleo de un material estructural organometálico poroso para el almacenaje o separación de metano, a procedimientos correspondientes, a materiales estructurales organometálicos porosos, así como a su obtención.

En el estado de la técnica son conocidos materiales para el almacenaje o separación de gases. A modo de ejemplo se deben citar carbón activo y tamices moleculares, así como materiales estructurales organometálicos.

En este caso, los materiales estructurales organometálicos citados en último lugar se distinguen especialmente porque, mediante selección correspondiente de metal, así como de ligando, se pueden obtener materiales de almacenaje o separación que se pueden emplear para aplicaciones especiales.

En este caso existe especialmente una demanda de materiales económicos y robustos, que se distingan además por un comportamiento selectivo en el almacenaje o en la separación frente a determinados gases.

En el caso de materiales estructurales organometálicos se ha mostrado que, mediante síntesis apropiada, se pueden obtener materiales estructurales, cuyos componentes a partir de sales convencionales son conocidos.

A modo de ejemplo, es adquirible comercialmente formiato de magnesio. El dihidrato de formiato de magnesio con el nº Cas 6150-82-9 se puede adquirir, a modo de ejemplo, en la firma Sigma Aldrich.

J. A. Rood et al., Inorg. Chem. 45 (2006) , 5521-5528, mediante prescripción de síntesis apropiada se pudo obtener un material estructural organometálico a partir de magnesio y formiato, que es poroso, lo que se identificó mediante estudios de adsorción de gases bajo empleo de nitrógeno e hidrógeno.

La WO 2007 118841 da a conocer un material estructural organometálico poroso constituido por aluminio y ácido fumárico, que se puede emplear para absorción, almacenaje o emisión controlada de substancias, como metano.

A pesar de los materiales estructurales organometálicos conocidos en el estado de la técnica, tanto ahora como antes existe una demanda de materiales estructurales organometálicos, que se distingan en especial por un comportamiento selectivo en el almacenaje o separación frente a determinados gases.

Por consiguiente, una tarea de la presente invención consiste en poner a disposición empleos apropiados para el almacenaje y separación, así como otros materiales.

La tarea se soluciona mediante el empleo de un material estructural organometálico poroso que contiene al menos un primer compuesto, y en caso dado un segundo compuesto orgánico, uniéndose al menos el primer compuesto orgánico, al menos parcialmente, a al menos un ion metálico mediante enlace coordinativo bidentado, siendo el ion metálico Mg (II) , y derivándose el primer compuesto orgánico de ácido fórmico y el segundo compuesto orgánico de ácido acético, para el almacenaje o separación de metano.

El problema se soluciona además mediante un material estructural organometálico poroso que contiene al menos un primer y un segundo compuesto orgánico, uniéndose al menos el primer compuesto orgánico a al menos un ion metálico mediante enlace coordinativo bidentado, al menos parcialmente, siendo el ion metálico Mg (II) , y derivándose el primer compuesto orgánico de ácido fórmico, y el segundo compuesto orgánico de ácido acético.

Se ha mostrado que un material estructural organometálico poroso basado en formiato de magnesio es apropiado para el almacenaje y la separación de metano. Además se ha mostrado que en la obtención de un material estructural organometálico de formiato de magnesio, en presencia de ácido acético, se puede obtener un nuevo material estructural organometálico, cuya estructura de esqueleto es comparable a la del material estructural de formiato de magnesio puro, y es apropiado igualmente para el almacenaje, o bien la separación de metano.

En el ámbito de la presente invención, bajo el concepto "derivar" se debe entender que ácido fórmico, y en caso dado ácido acético, se presentan como formiato, o bien acetato, en el material estructural organometálico poroso según la presente invención, siendo posible también una forma protonada parcialmente.

La figura 1 muestra el difractograma de rayos X del material estructural organometálico según la invención a partir de formiato y acetato. En este caso, I describe la intensidad (Lin (Counts) ) y 2 8 la escala 2-theta.

El material estructural según la invención se caracteriza preferentemente porque su difractograma de rayos X (XRD) presenta dos reflejos en el intervalo de 8º < 28 < 12º , que constituyen los máximos reflejos en el intervalo de 2º < 28 < 70º .

En este caso se puede determinar el difractograma como sigue: la muestra se incorpora como polvo en el depósito de muestra de un aparato adquirible en el comercio (Siemens D-5000 Diffraktometer o Bruker D8-Advance) . Como fuente de radiación se utiliza radiación Cu-Ka con diafragmas primarios y secundarios, y monocromador secundario. La detección de la señal se efectúa a través de un detector de escintilación (Siemens) o semiconductor Solex (Bruker) . El intervalo de medida para 20 se selecciona típicamente entre 2º y 70º . El paso angular asciende a 0, 02º , el tiempo de medida por paso angular asciende típicamente a 2-4s. En la valoración se diferencian reflejos de ruido de fondo por una intensidad de señal al menos 3 veces más elevada. Alternativamente se pueden emplear programas, como por ejemplo "Topas-Profile" de la firma Bruker, efectuándose automáticamente la adaptación al fondo preferentemente a través de un polinomio 1. La clasificación se efectúa automáticamente en el software.

Además es preferente que el material estructural organometálico según la invención no presente otros iones metálicos además de Mg (II) .

Además, es igualmente preferente, que el material estructural organometálico según la invención no contenga otros compuestos orgánicos al menos bidentados, que se unen al menos a un ion metálico mediante enlace coordinativo.

La proporción molar de primer a segundo compuesto orgánico en el material estructural organometálico según la invención se sitúa preferentemente en el intervalo de 10 : 1 a 1 : 10. De modo más preferente, la proporción se sitúa en el intervalo de 5 : 1 a 1 : 5, más preferentemente en el intervalo de 2 : 1 a 1 : 2, además, de modo más preferente, en el intervalo de 1, 5 : 1 a 1 : 1, 5, aún más preferentemente en el intervalo de 1, 2 : 1 a 1 : 1, 2, de modo más preferente en el intervalo de 1, 1 : 1 a 1 : 1, 1, y en especial en 1 : 1. Correspondientemente se pueden emplear las cantidades de ácido fórmico y ácido acético necesarias en la obtención.

Otro objeto de la presente invención es un procedimiento para la obtención de un material estructural organometálico poroso según la invención, que contiene los pasos

(a) reacción de una disolución de reacción que contiene nitrato de magnesio hexahidrato, ácido fórmico y ácido acético, así como un disolvente, a una temperatura en el intervalo de 110º C a 150º C, durante al menos 10 horas, y

(b) separación del producto sólido precipitado.

El procedimiento según la invención para la obtención de material estructural según la invención contiene como paso

(a) la reacción de una disolución de reacción, que contiene nitrato de magnesio hexahidrato y ácido fórmico, ácido acético, así como un disolvente, a una temperatura en el intervalo de 110º C a 150º C durante al menos 10 horas.

La reacción se efectúa preferentemente bajo agitación al menos de manera temporal, en especial al comienzo de la reacción.

Como compuesto de partida se emplea nitrato de magnesio hexahidrato. Su concentración inicial en la disolución de reacción se sitúa preferentemente en el intervalo de 0, 005 mol/l a 0, 5 mol/l. Además, la concentración inicial se sitúa preferentemente en el intervalo de de 0, 1 mol/l a 0, 4 mol/l. La concentración inicial se sitúa en especial en el intervalo de 0, 15 mol/l a 0, 3 mol/l.

La cantidad de nitrato de magnesio hexahidrato se alimenta en este caso a la disolución de reacción en una proporción tal que la concentración de magnesio en la disolución de reacción desciende debido al producto sólido precipitado en el... [Seguir leyendo]

1. Empleo de un material estructural organometálico poroso que contiene al menos un primer compuesto, y en caso dado un segundo compuesto orgánico, uniéndose al menos el primer compuesto orgánico, al menos parcialmente, a al menos un ion metálico mediante enlace coordinativo bidentado, siendo el ion metálico Mg (II) , y derivándose el primer compuesto orgánico de ácido fórmico y el segundo compuesto orgánico de ácido acético, para el almacenaje o separación de metano.

2. Empleo según la reivindicación 1, caracterizado porque el material estructural contiene el primer y el segundo compuesto orgánico.

3. Empleo según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque se separa metano a partir de una mezcla gaseosa, presentando la mezcla gaseosa, además de metano, al menos uno de los gases seleccionados a partir del grupo constituido por monóxido de carbono e hidrógeno.

4. Procedimiento para el almacenaje o separación de metano, que contiene el paso

- puesta en contacto de metano o de una mezcla gaseosa que contiene metano con un correspondiente material estructural organometálico, como se indica en la reivindicación 1 o 2.

5. Material estructural organometálico poroso, que contiene al menos un primer y un segundo compuesto orgánico, uniéndose al menos el primer compuesto orgánico, al menos parcialmente, a al menos un ion metálico mediante enlace coordinativo bidentado, siendo al menos el ion metálico Mg (II) , y derivándose el primer compuesto orgánico de ácido fórmico, y el segundo compuesto orgánico de ácido acético.

6. Material estructural según la reivindicación 5, caracterizado porque su difractograma de rayos X (XRD) presenta dos reflejos en el intervalo de 8º < 28 < 12º , que constituyen los máximos reflejos en el intervalo de 2º < 28 < 70º .

7. Material estructural según la reivindicación 5 o 6, caracterizado porque el material estructural organometálico no presenta otros iones metálicos, además de Mg (II) .

8. Material estructural según una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque el material estructural organometálico no contiene otros compuestos orgánicos, al menos bidentados, que se unen a al menos un ion metálico mediante enlace coordinativo.

9. Material estructural según una de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque la proporción molar de primer a segundo compuesto orgánico se sitúa en el intervalo de 10 : 1 a 1 : 10.

10. Procedimiento para la obtención de un material estructural organometálico poroso según una de las reivindicaciones 5 a 9, que contiene los pasos

(a) reacción de una disolución de reacción que contiene nitrato de magnesio hexahidrato, ácido fórmico y ácido acético, así como un disolvente, a una temperatura en el intervalo de 110º C a 150º C, durante al menos 10 horas, y

(b) separación del producto sólido precipitado.