Materiales estructurales organometálicos a base de litio.

Material estructural organometálico poroso que contiene al menos un primer compuesto orgánico e iones de,

al menos, un metal, donde la estructura del material estructural está formada, al menos en parte, por el hecho de que el primer compuesto orgánico, que es al menos uno, liga coordinando de manera, al menos en parte, bidentada a al menos dos iones de, al menos, un metal, donde el metal, que es al menos uno, es litio, y donde el primer compuesto, que es al menos uno, se deriva de ácido fórmico o ácido acético.

Materiales estructurales organometálicos a base de litio

La presente invención hace referencia a un material estructural organometálico poroso, su fabricación y el procedimiento para almacenamiento o separación de un gas con ayuda del material estructural, así como su utilización correspondiente.

Los materiales para almacenamiento o separación de gases son conocidos en el estado actual de la técnica. Por ejemplo, se pueden mencionar carbones activados y tamices por acción molecular, así como materiales estructurales organometálicos.

Los materiales estructurales organometálicos mencionados se destacan especialmente porque mediante una adecuada elección del metal y de los ligandos se pueden obtener materiales de almacenamiento o separadores, que se pueden utilizar para aplicaciones especiales.

Además existe una necesidad especial de materiales económicos y robustos, que se destaquen sobre todo por una conducta selectiva en el almacenamiento o la separación frente a determinados gases.

Se ha comprobado en materiales estructurales organometálicos que mediante una síntesis adecuada se pueden obtener materiales estructurales, cuyos componentes son conocidos, a partir de sales convencionales.

Es así que por A. Lavalette y otros, Eur. J. Inorg. Chem. 2004, 3981-3983 se conoce un material estructural organometálico poroso, con canales, que representa un acetato sódico mezclado y perclorato. A este respecto se subraya, sin embargo, que para la fabricación de un material estructural organometálico es necesaria una plantilla, sin la cual la mezcla pura de acetato sódico y perclorato únicamente da como resultado la formación del acetato sódico hidratado o perclorato de sodio.

También para el acetato sódico describen L.Y. Hsu y otros, Acta Cr y stallogr., Sect. C 1983, 39, 690694 una capa bidimensional, donde la estructura se forma al coordinar seis veces iones de sodio a un acetato ligando bidentado y al coordinar cuatro grupos de acetato ligando monodentado.

La solicitud US 2005/0154222 A1 describe la fabricación de materiales estructurales organometálicos, donde no se revelan materiales que contengan litio.

A pesar de la existencia de los materiales estructurales organometálicos conocidos en el estado actual de la técnica, todavía hay una necesidad de materiales estructurales organometálicos que se caractericen sobre todo por su comportamiento frente a gases en el almacenamiento o la separación.

Un objeto de la presente invención es, por ello, poner a disposición materiales estructurales adecuados.

El objeto se logra mediante un material estructural organometálico poroso que contiene, al menos, un primer compuesto orgánico e iones de al menos un metal, donde la estructura del material estructural está formada, al menos en parte, por el hecho de que el primer compuesto orgánico, que es por lo menos uno, liga coordinando de manera, al menos en parte bidentada, a al menos dos iones de, al menos, un metal, donde el metal, que es al menos uno, es litio y donde el primer compuesto, que es al menos uno, se deriva de ácido fórmico o ácido acético.

Se ha demostrado que los materiales estructurales organometálicos porosos se pueden obtener de la forma descrita anteriormente, que debido a su pequeña superficie específica y a su estructura porosa son adecuados para la absorción y separación de gas, y sobre todo para el almacenamiento y la separación selectiva de gases de masa molecular o atómica pequeña.

En el marco de la presente invención, bajo el concepto "derivar" se debe entender que en el material estructural organometálico poroso hay ácido fórmico y/o ácido acético, que acorde a la invención se presentan como formiato o acetato, donde también es posible en parte una forma protonizada.

El material estructural organometálico poroso acorde a la invención se caracteriza entonces porque su estructura se establece, por lo menos en parte, por iones de al menos un metal y por lo menos un primer compuesto orgánico, donde el primer compuesto orgánico, que es al menos uno, está unido, al menos en parte, a dos iones metálicos diferentes, posibilitando una estructura que hace de puente para la composición de la estructura. Los dos iones del metal, que es al menos uno, pueden ser iones de un metal o de diferentes metales, siempre que el material estructural presente varios metales diferentes.

En este caso, sin embargo, debe haber por lo menos dos iones de litio. Preferentemente, no se utilizan otros iones metálicos en la estructura que no sean iones de litio.

El primer compuesto orgánico puede derivarse de ácido fórmico o ácido acético.

El material estructural organometálico poroso acorde a la invención puede estar basado en formiato o acetato.

Sin embargo, también es posible que junto al primer compuesto orgánico exista un segundo compuesto orgánico, donde el primer compuesto orgánico se derive de ácido fórmico, y el segundo compuesto orgánico se derive de ácido acético. El material estructural organometálico poroso acorde a la invención se basa, entonces, en una estructura mixta que contiene formiato y acetato.

Sobre todo, resulta preferente que en el material estructural organometálico poroso acorde a la invención no haya otro compuesto orgánico en la composición de la estructura que no sea ácido fórmico.

También resulta preferente un material estructural organometálico poroso que además de ácido acético no presente otro compuesto orgánico.

Finalmente, resulta preferente que en la composición de la estructura no haya otro compuesto orgánico que no sea ácido fórmico o ácido acético.

Se prefieren, especialmente, materiales estructurales porosos acordes a la invención en los cuales la estructura está compuesta únicamente por Li+ y formiato, Li+ y acetato o Li+, formiato y acetato.

Siempre que existan tanto un primer como un segundo compuesto orgánico en el Material estructural acorde a la invención, pueden presentarse diferentes proporciones molares del primer y del segundo compuesto orgánico.

En lo posible, la proporción molar del primer compuesto orgánico respecto al segundo en el material estructural organometálico acorde a la invención se encuentra en el rango de 10 : 1 a 1 : 10. Resulta más preferente que la proporción se encuentre en el rango de 5 : 1 a 1 : 5, de forma más preferente aún, en el rango de 2 : 1 a 1 : 2, todavía de manera más preferente, en el rango de 1, 5 : 1 a 1 : 1, 5, todavía de forma más preferente, en el rango de 1, 2 :1 a 1 : 1, 2, todavía de forma más preferente, en el rango de 1, 1 : 1 a 1 : 1, 1 y especialmente preferente, en el rango de 1 : 1. De manera correspondiente, se pueden aplicar las cantidades de ácido fórmico y ácido acético necesarias para la fabricación.

Otro objeto de la presente invención es un procedimiento para la fabricación de un Material estructural organometálico poroso acorde a la invención que contenga los siguientes pasos:

(a) transformación de una solución de reacción que contenga nitrato de litio, ácido fórmico y/o ácido acético, así como de un disolvente con una temperatura en un rango de 110º C a 150º C para por lo menos un día y

(b) separación de la sustancia sólida resultante.

El procedimiento acorde a la invención para la fabricación del material estructural acorde a la invención contiene como paso (a) la transformación de una solución de reacción que contiene nitrato de sodio, ácido fórmico y/o ácido acético, así como un disolvente con una temperatura en un rango de 110º C a 150º C para por lo menos un día.

Preferentemente, la transformación se efectúa mezclando al menos durante cierto tiempo, sobre todo al comienzo de la transformación. Esto es válido sobre todo cuando se deben transformar cantidades mayores.

Como compuesto de partida se utiliza nitrato de litio. Preferentemente, su concentración inicial se encuentra en el rango de 0, 01 mol/l a 10 mol/l. Más preferente aún es que la concentración inicial se encuentre en el rango de 0, 1 mol/l a 5 mol/l. Resulta más preferente aún que la concentración inicial se encuentre en el rango de 0, 2 mol/l a 2, 5 mol/l. La concentración inicial se encuentra, especialmente, en el rango de 0, 3 mol/l... [Seguir leyendo]

1. Material estructural organometálico poroso que contiene al menos un primer compuesto orgánico e iones de, al menos, un metal, donde la estructura del material estructural está formada, al menos en parte, por el hecho de que el primer compuesto orgánico, que es al menos uno, liga coordinando de manera, al menos en parte, bidentada a al menos dos iones de, al menos, un metal, donde el metal, que es al menos uno, es litio, y donde el primer compuesto, que es al menos uno, se deriva de ácido fórmico o ácido acético.

2. Material estructural acorde a la reivindicación 1, caracterizado porque junto al primer compuesto, que es al menos uno, por lo menos un segundo compuesto liga coordinando de manera, al menos en parte, bidentada a los iones de al menos un metal.

3. Material estructural acorde a la reivindicación 2, caracterizado porque el primer compuesto orgánico, que es al menos uno, se deriva de ácido fórmico, y el segundo compuesto orgánico, que es al menos uno, se deriva de ácido acético.

4. Material estructural acorde a las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque solamente uno o dos compuestos orgánicos y ningún otro compuesto forman la estructura.

5. Material estructural acorde a una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque solamente los iones de litio y ningún otro tipo de iones de un metal forman la estructura.

6. Procedimiento para la fabricación de un material estructural organometálico poroso acorde a una de las reivindicaciones 1 a 5 que contiene los siguientes pasos:

(a) transformación de una solución de reacción que contenga nitrato de litio, ácido fórmico y/o ácido acético, así como de un disolvente con una temperatura en un rango de 110º C a 150º C para por lo menos un día y

(b) separación de la sustancia sólida resultante.

7. Procedimiento acorde a la reivindicación 6, caracterizado porque el disolvente contiene N, N-dimetilformamida (DMF) o tetrahidrofurano (THF) .

8. Procedimiento para el almacenamiento o separación de un gas, que contiene el siguiente paso:

• Puesta en contacto del gas o de una mezcla de gases que contiene el gas, con un material estructural organometálico poroso acorde a una de las reivindicaciones 1 a 5.

9. Procedimiento acorde a la reivindicación 8, caracterizado porque el gas se selecciona del grupo compuesto por nitrógeno, hidrógeno, oxígeno y metano.

10. Utilización de un material estructural organometálico poroso acorde a una de las reivindicaciones 1 a 5 para el almacenamiento o separación de un gas.