DISENO, CARACTERIZACION Y APLICACION DE NUEVOS MATERIALES HIBRIDOS PARA PELICULAS, RECUBRIMIENTOS Y SOLIDOS POROSOS

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1 CONICYT: Repositorio Institucional: Ficha de Iniciativa de CIT (Ciencia, Tecnología e Innovación) 1 FONDECYT-REGULAR DISENO, CARACTERIZACION Y APLICACION DE NUEVOS MATERIALES HIBRIDOS PARA PELICULAS, RECUBRIMIENTOS Y SOLIDOS POROSOS Programa: Fondecyt Regular La preparación y estudio de materiales híbridos, que se caracterizan por la compatibilización a nivel submicroscópico de componentes orgánicos con redes inorgánicas, es un campo de investigación en rápida expansión. Esto se debe no sólo a un interés científico sino a sus múltiples proyecciones; entre otras hacia biomimética (imitación de materiales biológicos) y a la preparación de nuevos materiales porosos. Los materiales porosos tienen amplia aplicación en tecnologías de punta en áreas tales como sensores específicos, membranas y catalizadores o soportes de catalizadores de alta selectividad. El control del tamaño de poro, su distribución y la morfología de estos materiales son aspectos relevantes en su investigación y desarrollo. En el tema de catalizadores también juega un papel fundamental el área superficial estando relacionado directamente con su actividad. En este proyecto se estudiará nuevas vías para la preparación de estos materiales a partir, principalmente, de compuestos constituidos por sistemas híbridos organo-inorgánicos. Para la formación de nuevos híbridos se propone incorporar tanto moléculas orgánicas discretas (aminoácidos, derivados piridínicos, complejos metálicos) como polímeros (biopolímeros como quitosano, gelatina,etc y polímeros sintéticos como polietilenimina, acrilamida, etc.) en matrices inorgánicas. Estas últimas corresponden principalmente a redes de sílica (SiO2), titania (TiO2), magnesia (MgO) y mixtas (Ej silica/titania) generadas a baja temperatura mediante procesos sol-gel. En trabajos recientes hemos encontrado que la formación de enlaces de hidrógeno entre grupos silanol (Si-OH) de redes de silica y grupos amino y/o amido de la fase orgánica, permite que se produzca una buena compatibilización entre ambas fases. Este es, junto al rol esperado de determinadas funcionalidades, uno de los criterios para seleccionar las moléculas o polímeros a probar en la formación de híbridos. El método sol-gel consiste en producir una solución de polímeros (u oligómeros) inorgánicos (SOL) hidrolizando controladamente, en una secuencia de reacciones de hidrólisis y policondensación, compuestos organometálicos adecuados. En esta etapa, en que los polímeros precursores de la red inorgánica están en solución, será posible adicionar los compuestos orgánicos. Reacciones de entrecruzamiento posteriores entre los polímeros inorgánicos contenidos en el sol, originan una red tridimensional hinchada por solvente retenido en su interior (GEL). Moléculas pequeñas pueden quedar encapsuladas en los poros del gel conservando muchas de sus propiedades. Esta situación puede ser aprovechada tanto en catálisis como en el área de sensores. Si se incorporan macromoléculas se pueden generar estructuras de redes interpenetradas o bien se puede producir autoacomodamiento de los

2 CONICYT: Repositorio Institucional: Ficha de Iniciativa de CIT (Ciencia, Tecnología e Innovación) 2 componentes en capas o en microdominios compatibilizados principalmente a través de enlaces de hidrógeno. Este proyecto tiene como principales objetivos preparar y estudiar materiales híbridos a partir de soles mixtos en que coexisten especies orgánicas (moléculas pequeñas o polímeros) con oligómeros inorgánicos. Utilizando estos soles se investigará las condiciones para obtener películas híbridas y/o partículas micro y/o mesoporosas aptas como catalizadores o como soportes de catalizadores. Especialmente interesa soportar catalizadores de tipo metaloceno, los cuales son aptos para la polimerización de olefinas.de acuerdo a los objetivos señalados en este proyecto se desarrollará: - Estudios morfológicos y de interfases organo-inorgánicas en híbridos poliméricos y redes con moléculas funcionales encapsuladas en su estructura porosa. Pruebas preliminares de estas últimas para determinar su eventual aplicabilidad en sensores específicos. Preparación de películas cerámicas delgadas generadas mediante método sol-gel. Síntesis y caracterización de estos nuevos materiales. - Investigación sistemática de variables de reacción y condiciones para el diseño de óxidos cerámicos con superficie específica y porosidad controladas. Interesa especialmente el control de distribución de tamaños de poro con un alto volumen de mesoporos y la morfología externa de las partículas. - Metodologías para el anclaje de catalizadores, especialmente metalocenos, en los sólidos anteriores que serán utilizados como soportes. Antecedentes # Nombre : DISENO, CARACTERIZACION Y APLICACION DE NUEVOS MATERIALES HIBRIDOS PARA PELICULAS, RECUBRIMIENTOS Y SOLIDOS POROSOS # Número : # Año Concurso : 2001 # Concurso : FONDECYT-REGULAR # Consejo : CIENCIA # Duración : 4 años # Estado : APROBADO # Sector de Aplicación : CONOCIMIENTO GENERAL La preparación y estudio de materiales híbridos, que se caracterizan por la compatibilización a nivel submicroscópico de componentes orgánicos con redes inorgánicas, es un campo de investigación en rápida expansión. Esto se debe no sólo a un interés científico sino a sus múltiples proyecciones; entre otras hacia biomimética (imitación de materiales biológicos) y a la preparación de nuevos materiales porosos. Los materiales porosos tienen amplia aplicación en tecnologías de punta en áreas tales como sensores específicos, membranas y catalizadores o soportes de catalizadores de alta selectividad. El control del tamaño de poro, su distribución y la morfología de estos materiales son aspectos relevantes en su investigación y desarrollo. En el tema de catalizadores también juega un papel fundamental el área superficial estando relacionado directamente con su actividad. En este proyecto se estudiará nuevas vías para la preparación de estos materiales a partir, principalmente, de compuestos constituidos por sistemas híbridos organo-inorgánicos. Para la formación de nuevos híbridos se propone incorporar tanto moléculas orgánicas

3 CONICYT: Repositorio Institucional: Ficha de Iniciativa de CIT (Ciencia, Tecnología e Innovación) 3 discretas (aminoácidos, derivados piridínicos, complejos metálicos) como polímeros (biopolímeros como quitosano, gelatina,etc y polímeros sintéticos como polietilenimina, acrilamida, etc.) en matrices inorgánicas. Estas últimas corresponden principalmente a redes de sílica (SiO2), titania (TiO2), magnesia (MgO) y mixtas (Ej silica/titania) generadas a baja temperatura mediante procesos sol-gel. En trabajos recientes hemos encontrado que la formación de enlaces de hidrógeno entre grupos silanol (Si-OH) de redes de silica y grupos amino y/o amido de la fase orgánica, permite que se produzca una buena compatibilización entre ambas fases. Este es, junto al rol esperado de determinadas funcionalidades, uno de los criterios para seleccionar las moléculas o polímeros a probar en la formación de híbridos. El método sol-gel consiste en producir una solución de polímeros (u oligómeros) inorgánicos (SOL) hidrolizando controladamente, en una secuencia de reacciones de hidrólisis y policondensación, compuestos organometálicos adecuados. En esta etapa, en que los polímeros precursores de la red inorgánica están en solución, será posible adicionar los compuestos orgánicos. Reacciones de entrecruzamiento posteriores entre los polímeros inorgánicos contenidos en el sol, originan una red tridimensional hinchada por solvente retenido en su interior (GEL). Moléculas pequeñas pueden quedar encapsuladas en los poros del gel conservando muchas de sus propiedades. Esta situación puede ser aprovechada tanto en catálisis como en el área de sensores. Si se incorporan macromoléculas se pueden generar estructuras de redes interpenetradas o bien se puede producir autoacomodamiento de los componentes en capas o en microdominios compatibilizados principalmente a través de enlaces de hidrógeno. Este proyecto tiene como principales objetivos preparar y estudiar materiales híbridos a partir de soles mixtos en que coexisten especies orgánicas (moléculas pequeñas o polímeros) con oligómeros inorgánicos. Utilizando estos soles se investigará las condiciones para obtener películas híbridas y/o partículas micro y/o mesoporosas aptas como catalizadores o como soportes de catalizadores. Especialmente interesa soportar catalizadores de tipo metaloceno, los cuales son aptos para la polimerización de olefinas.de acuerdo a los objetivos señalados en este proyecto se desarrollará: - Estudios morfológicos y de interfases organo-inorgánicas en híbridos poliméricos y redes con moléculas funcionales encapsuladas en su estructura porosa. Pruebas preliminares de estas últimas para determinar su eventual aplicabilidad en sensores específicos. Preparación de películas cerámicas delgadas generadas mediante método sol-gel. Síntesis y caracterización de estos nuevos materiales. - Investigación sistemática de variables de reacción y condiciones para el diseño de óxidos cerámicos con superficie específica y porosidad controladas. Interesa especialmente el control de distribución de tamaños de poro con un alto volumen de mesoporos y la morfología externa de las partículas. - Metodologías para el anclaje de catalizadores, especialmente metalocenos, en los sólidos anteriores que serán utilizados como soportes. Resultados ARTICULOS # HIGHLY POROUS SILICA NETWORKS DERIVED FROM GELATIN/SILOXANE HYBRIDS PREPARED STARTING FROM SODIUM METASILICATE, JOURNAL OF NON-CRYSTALLINE SOLIDS, VOL.347: , 2004.

4 CONICYT: Repositorio Institucional: Ficha de Iniciativa de CIT (Ciencia, Tecnología e Innovación) 4 # QUIJADA A, RAUL # MESOPOROUS ALUMINOSILICATE MOLECULAR SIEVE: CONTROL OF TEXTURAL PROPERTIES BY POST-SYNTHESIS HYDROTHERMAL TREATMENT, JOURNAL OF THE CHILEAN CHEMICAL SOCIETY (PRINT), VOL.48 (3):37-40, # ARAYA, P # HIDROBO PORTILLA, ALEXIS. # POROUS SILICA DERIVED FROM CHITOSAN-CONTAINING HYBRID COMPOSITES, JOURNAL OF MATERIALS RESEARCH, VOL.18 (2): , # ARIAS, VERONICA E # STABLE ZEOLITE-CONTAINING MESOPOROUS ALUMINOSILICATES, JOURNAL OF POROUS MATERIALS, VOL.10: , 2003.

5 CONICYT: Repositorio Institucional: Ficha de Iniciativa de CIT (Ciencia, Tecnología e Innovación) 5 # ARAYA, P # HIDROBO PORTILLA, ALEXIS # WOLF, EDUARDO E.. # SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF ORGANOCYCLOPHOSPHAZENE-SILICA COMPOSITES: NEW MATERIALS ABLE TO RETAIN METAL COMPLEXES, JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY, VOL.15:2-11, # BARBOSA SALINAS, MIGUEL ANGEL # DIAZ VALENZUELA, CARLOS MANUEL # TORAL PONCE, MARIA INES. # TRANSPARENT CONDUCTING POLYMER ELECTROLYTE BY ADDITION OF LITHIUM TO THE MOLECULAR COMPLEX CHITOSANE POLY(AMINOPROPYL SILOXANE), ELECTROCHIMICA ACTA, VOL.48: , # FUENTES VILLALOBOS, SANDRA PATRICIA # GONZALEZ M, GUILLERMO. # TiO2-SiO2 MIXED OXIDES PREPARED BY A COMBINED SOL-GEL AND POLYMER INCLUSION METHOD, MICROPOROUS AND MESOPOROUS

6 CONICYT: Repositorio Institucional: Ficha de Iniciativa de CIT (Ciencia, Tecnología e Innovación) 6 MATERIAL, VOL.67: , # PABON GELVES, ELIZABETH # QUIJADA A, RAUL # ZARATE, ANTONIO. CAPITULOS DE LIBROS # ALUMINOSILICATES OF BIMODAL POROSITY PREPARED BY HYDROTHERMAL TREATMENT STARTING FROM HYBRID COMPOSITES, En: AUTORES NO ASOCIADOS AL PROYECTO: AEGERTER, MICHEL; AVNIR, DAVID; LOPEZ GOERNE, TESSY MARIA.EMERGING FIELDS IN SOL-GEL SCIENCE AND TECHNOLOGY. KLUWER ACADEMIC PUBLISHERS, p # ARAYA, P # HIDROBO PORTILLA, ALEXIS # WOLF, EDUARDO E.. EVENTOS # ALUMINOSILICATOS MESOPOROSOS CATALITICOS OBTENIDOS A PARTIR DE SEMILLAS DE ZEOLITA Y, En: 25º JORNADAS CHILENAS DE QUIMICA. ANTOFAGASTA, CHILE

7 CONICYT: Repositorio Institucional: Ficha de Iniciativa de CIT (Ciencia, Tecnología e Innovación) 7 # ARAYA, P # HIDROBO PORTILLA, ALEXIS. # ALUMINOSILICATOS MESOPOROSOS SINTETIZADOS MEDIANTE SOL-GEL COMBINADO CON HIDROTRATAMIENTO, En: 24º JORNADAS CHILENAS DE QUIMICA. TEMUCO, CHILE # ARAYA, P # HIDROBO PORTILLA, ALEXIS # WOLF, EDUARDO E.. # CHARACTERIZATION AND EVALUATION OF SILICA/TATANIA POROUS AS SUPPORT, En: 2º ENCONTRO SOCIEDADE BRASILEIRA DE PESQUISA EM MATERIAIS. RIO DE JANEIRO, BRASIL # PABON GELVES, ELIZABETH # DISOLUCION DE QUITOSANO ASISTIDA POR MICROONDAS, En: 24º JORNADAS CHILENAS DE QUIMICA. TEMUCO, CHILE

8 CONICYT: Repositorio Institucional: Ficha de Iniciativa de CIT (Ciencia, Tecnología e Innovación) 8 # FUENTES VILLALOBOS, SANDRA PATRICIA # GONZALEZ M, GUILLERMO. # EFECTO POROGENICO DE LA INCLUSION DE POLIETILENIMINA EN SOLES PRECURSORES DE MAGNESIA, En: 25º JORNADAS CHILENAS DE QUIMICA. ANTOFAGASTA, CHILE # ARIAS, VERONICA E # EPOXIDACION DE CICLOHEXENO UTILIZANDO OXIDOS MIXTOS MESOPOROSOS HIDROFOBICOS, En: 25º JORNADAS CHILENAS DE QUIMICA. ANTOFAGASTA, CHILE # CASAS, FRANCISCO # PABON GELVES, ELIZABETH # Et (Ind)2ZrCl2 SOPORTADO SOBRE OXIDOS MIXTOS DE SILICE-TITANIA PARA POLIMERIZACION DE ETILENO, En: 25º JORNADAS CHILENAS DE QUIMICA. ANTOFAGASTA, CHILE

9 CONICYT: Repositorio Institucional: Ficha de Iniciativa de CIT (Ciencia, Tecnología e Innovación) 9 # PABON GELVES, ELIZABETH # FUNCIONALIZACION DE PELICULAS HIBRIDAS ORGANO-INORGANICAS CON NANOPARTICULAS DE CdS, En: 25º JORNADAS CHILENAS DE QUIMICA. ANTOFAGASTA, CHILE # HYDROTHERMAL- STABLE MESOPOROUS ALUMINOSILICATES OBTAINED FROM ZEOLITE SEEDS, En: 2º INTERNATIONAL APPLIED STATISTICAL PHYSICS: MOLECULAR ENGINEERING CONFERENCE. MEXICO # ARAYA, P # HIDROBO PORTILLA, ALEXIS # LOPEZ GOERNE, TESSY MARIA. # NUCLEATION AND SELECTIVE GROWTH OF POLYMORPHS OF CALCIUM CARBONATE IN ORGANIC-HYBRID FILMS, En: 43º MICROSYMPOSIUM POLYMER BIOMATERIALS: BIOMIMETIC AND BIOANALOGOUS SYSTEMS. PRAGA, CHECOSLOVAQUIA

10 CONICYT: Repositorio Institucional: Ficha de Iniciativa de CIT (Ciencia, Tecnología e Innovación) 10 # ARIAS BAUTISTA, JOSE LUIS. # POLYMER INCLUSION AND PREPARATION CONDITIONS EFFECTS ON SURFACE CHARACTERISTICS OF SILICA GELS PREPARED STARTING FROM SODIUM METASILICATE, En: 2002 INTERNATIONAL WORKSHOP FRONTIERS IN MATERIALS SCIENCE. RENACA, CHILE # ARIAS, VERONICA E # QUIJADA A, RAUL # PREPARACION DE MAGNESIA POROSA DE ALTA AREA SUPERFICIAL MEDIANTE METODO SOL-GEL, En: 24º JORNADAS CHILENAS DE QUIMICA. TEMUCO, CHILE # ARIAS, VERONICA E # JARA MAGAÑA, CATHERINE NANET # PREPARATION OF HYBRID FILMS BASED ON CHITOSAN SOLUTIONS PREPARED UNDER MICROWAVE IRRADIATION. EFECTS ON MORPHOLOGY AND LITHIUM SALT INCORPORATION, En: 2002 INTERNATIONAL WORKSHOP FRONTIERS IN MATERIALS SCIENCE. RENACA, CHILE

11 CONICYT: Repositorio Institucional: Ficha de Iniciativa de CIT (Ciencia, Tecnología e Innovación) 11 # FUENTES VILLALOBOS, SANDRA PATRICIA # GONZALEZ M, GUILLERMO. # REDES DE SILICO-TITANOS POROSAS PREPARADAS A PARTIR DE CLORUROS Y PROPILENOGLICOL COMO AGENTE ACOPLANTE, En: 5º CONGRESO INTERNACIONAL DE QUIMICA E INGENIERIA QUIMICA. LA HABANA, CUBA # ARIAS BAUTISTA, JOSE LUIS # PABON GELVES, ELIZABETH # REDES DE SILICO-TITANOS POROSAS PREPARADAS A PARTIR DE CLORUROS Y PROPILENOGLICOL COMO AGENTE ACOPLANTE, En: 5º CONGRESO INTERNACIONAL DE QUIMICA E INGENIERIA QUIMICA. LA HABANA, CUBA # ARIAS BAUTISTA, JOSE LUIS # PABON GELVES, ELIZABETH # SINTESIS DE HIBRIDOS ORGANO-INORGANICOS OBTENIDOS POR INCORPORACION DE TIOUREAS EN REDES DE SILICA, En: 24º JORNADAS CHILENAS DE QUIMICA. TEMUCO, CHILE

12 CONICYT: Repositorio Institucional: Ficha de Iniciativa de CIT (Ciencia, Tecnología e Innovación) 12 # PEREZ, L. # SINTESIS Y APLICACION DE COMPOSITOS HIBRIDOS GELATINA/POLISILOXANOS, En: 7º REUNION DEL GRUPO ESPECIALIZADO DE POLIMEROS DE LAS REALES SOCIEDADES ESPAÑOLAS DE FISICA Y QUIMICA. ESPANA # QUIJADA A, RAUL # SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF Si/Al/ZEOLITE COMPOSITES, En: 2002 INTERNATIONAL WORKSHOP FRONTIERS IN MATERIALS SCIENCE. RENACA, CHILE # ARAYA, P # HIDROBO PORTILLA, ALEXIS # WOLF, EDUARDO E.. # SYNTHESIS AND EVALUATION OF PROPERTIES OF MIXED NETWORKS SILICA -TITANIA, En: 2002 INTERNATIONAL WORKSHOP FRONTIERS IN MATERIALS SCIENCE. RENACA, CHILE

13 CONICYT: Repositorio Institucional: Ficha de Iniciativa de CIT (Ciencia, Tecnología e Innovación) 13 # CASAS, FRANCISCO # PABON GELVES, ELIZABETH # SYNTHESIS AND SENSING PROPERTIES OF HYBRID TERNARY ORGANIC-INORGANIC FILMS, En: 2002 INTERNATIONAL WORKSHOP FRONTIERS IN MATERIALS SCIENCE. RENACA, CHILE # TORRES ROJAS, MARCELO ANDRES. # TEMPLATING EFFECT OF CHITOSAN IN ORGANIC-INORGANIC HYBRIDS, En: 6º INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON POLYMERS FOR ADVANCED TECNOLOGIES. ISRAEL # ARIAS, VERONICA E # TERNARY HYBRID ORGANO-INORGANIC COMPOSITES BASED ON SILICA, CHITOSAN AND POLYMONOMETHYLITACONATE, En: 2º ENCONTRO SOCIEDADE BRASILEIRA DE PESQUISA EM MATERIAIS. RIO DE JANEIRO, BRASIL

14 CONICYT: Repositorio Institucional: Ficha de Iniciativa de CIT (Ciencia, Tecnología e Innovación) 14 # TITANIA/SILICA MIXED OXIDES PREPARED BY A COMBINED SOL GEL AND POLYMER HYBDRID METHOD, En: 1º INTERNATIONAL CONFERENCE ON INORGANIC MATERIALS. KONSTANZ, ALEMANIA # ARIAS, VERONICA E # PABON GELVES, ELIZABETH INFORME FINAL # DISENO, CARACTERIZACION Y APLICACION DE NUEVOS MATERIALES HIBRIDOS PARA PELICULAS, RECUBRIMIENTOS Y SOLIDOS POROSOS, p. MANUSCRITOS # CHITOSAN/SILOXANE POLYMER HYBRIDS AS PRECURSORS FOR POROUS SILICA NETWORKS,

15 CONICYT: Repositorio Institucional: Ficha de Iniciativa de CIT (Ciencia, Tecnología e Innovación) 15 # ARIAS, VERONICA E # QUIJADA A, RAUL # EASILY MANAGEABLE SEMICONDUCTOR BIOPOLYMER-BASED FILMS AND COATINGS, 18 p. # COLFEN, HELMUT # HYBRID TERNARY ORGANIC-INORGANIC FILMS BASED ON INTEROPOLYMER COMPLEXES AND SILICA, # COLFEN, HELMUT # ORDERING EFFECT OF LITHIUM IONS IN A SELF-ASSEMBLED HYBRID SYSTEMS,

16 CONICYT: Repositorio Institucional: Ficha de Iniciativa de CIT (Ciencia, Tecnología e Innovación) 16 # FUENTES VILLALOBOS, SANDRA PATRICIA # GONZALEZ M, GUILLERMO # SENSING PROPERTIES OF HYBRID POLYMERIC FILMS OBTAINED BY SOL-GEL, TESIS # ESTUDIO SOBRE CONTROL MICROESTRUCTURAL EEN OXIDOS MIXTOS PREPARADOS POR SOL-GEL PARA SOPORTES Y CATALIZADORES, Tesis para optar al grado de DOCTOR EN QUIMICA. SANTIAGO, CHILE. UNIVERSIDAD DE CHILE (UCH), FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS Y FARMACEUTICA Profesor Guia: RETUERT DE LA TORRE, PEDRO JAIME.[br]QUIJADA A, RAUL. # PABON GELVES, ELIZABETH. # SINTESIS Y CARACTERIZACION DE ALUMINOSILICATOS MESOPOROSOS CON APLICACION EN CRAQUEO CATALITICO DE PETROLEO, Tesis para optar al grado de DOCTOR EN QUIMICA. SANTIAGO, CHILE. UNIVERSIDAD DE CHILE (UCH), FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS

17 CONICYT: Repositorio Institucional: Ficha de Iniciativa de CIT (Ciencia, Tecnología e Innovación) 17 Y FARMACEUTICA Profesor Guia: RETUERT DE LA TORRE, PEDRO JAIME.[br]ARAYA FIGUEROA, PAULO ENRIQUE. # HIDROBO PORTILLA, ALEXIS. # SINTESIS Y PROPIEDADES DE NUEVOS HIBRIDOS BASADOS EN REDES DE SILICE, Tesis para optar al grado de DOCTOR EN QUIMICA. SANTIAGO, CHILE. UNIVERSIDAD DE CHILE (UCH), FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS Y FARMACEUTICA Profesor Guia: RETUERT DE LA TORRE, PEDRO JAIME.[br]YAZDANI PEDRAN, MEHRDAD..