Palabras clave
MOFs
Vidrios híbridos
Materiales porosos
Amorfización
- Resumen 122
- PDF 47
- HTML 9
Resumen
Las estructuras imidazolato zeolíticas, cuyas siglas son ZIFs (por su nombre en inglés, zeolitic imidazolate frameworks), constituyen una de las familias más versátiles dentro de los materiales metal-orgánicos. Su éxito se debe a la combinación de una elevada estabilidad química y térmica, una gran diversidad estructural y la posibilidad de modular sus propiedades mediante la selección del metal, del ligando y del método de síntesis. En los últimos años, el interés por los ZIFs ha crecido todavía más debido al descubrimiento de sus fases amorfas, líquidas y vítreas, que abren una nueva dimensión en la química de materiales híbridos. En este trabajo se revisan los fundamentos estructurales de los ZIFs, su polimorfismo, sus principales rutas de síntesis y su capacidad para amorfizar, fundirse y formar vidrios. También se discuten sus técnicas de caracterización y sus aplicaciones emergentes en separación de gases, almacenamiento de energía, óptica y materiales funcionales.
Referencias
H. C. J. Zhou, S. Kitagawa, Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 5415–5418, https://doi.org/10.1039/C4CS90059F.
H. C. Zhou, J. R. Long, O. M. Yaghi, Chem. Rev. 2012, 112, 673–674, https://doi.org/10.1021/CR300014X.
R. Robson, P. Account, The Chemical Record 2024, 24, e202400038, https://doi.org/10.1002/TCR.202400038.
Z. Zheng, Z. Rong, H. L. Nguyen, O. M. Yaghi, Inorg. Chem. 2023, 62, 20861–20873, https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.3c02322.
K. S. Park, Z. Ni, A. P. Côté, J. Y. Choi, R. Huang, F. J. Uribe-Romo, H. K. Chae, M. O’Keeffe, O. M. Yaghi, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006, 103, 10186–10191, https://doi.org/10.1073/pnas.0602439103.
B. Chen, Z. Yang, Y. Zhu, Y. Xia, J. Mater. Chem. A Mater. 2014, 2, 16811–16831, https://doi.org/10.1039/C4TA02984D.
R. Gaillac, P. Pullumbi, K. A. Beyer, K. Chapman, D. A. Keen, T. D. Bennett, F. X. Coudert, Nat. Mater. 2017, 16, 1149–1155, https://doi.org/10.1038/NMAT4998.
N. Ma, S. Horike, Chem. Rev. 2022, 122, 4163–4203, https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.1c00826
Z. Yu, L. Tang, N. Ma, S. Horike, W. Chen, Coord. Chem. Rev. 2022, 469, 214646, https://doi.org/10.1016/J.CCR.2022.214646.
R. Banerjee, A. Phan, B. Wang, C. Knobler, H. Furukawa, M. O’Keeffe, O. M. Yaghi, Science. 2008, 319, 939–943, https://doi.org/10.1126/science.1152516.
A. Corma, Chem. Rev. 1997, 97, 2373–2419, https://doi.org/10.1021/cr960406n.
A. Phan, C. J. Doonan, F. J. Uribe-Romo, C. B. Knobler, M. Okeeffe, O. M. Yaghi, Acc. Chem. Res. 2010, 43, 58–67, https://doi.org/10.1021/ar900116g
X. C. Huang, Y. Y. Lin, J. P. Zhang, X. M. Chen, Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 1557–1559, https://doi.org/10.1002/ANIE.200503778.
D. Fairen-Jimenez, S. A. Moggach, M. T. Wharmby, P. A. Wright, S. Parsons, T. Düren, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 8900–8902, https://doi.org/10.1021/ja202154j
J. Troyano, A. Carné-Sánchez, C. Avci, I. Imaz, D. Maspoch, Chem. Soc. Rev. 2019, 48, 5534–5546, https://doi.org/10.1039/C9CS00472F.
J. López-Cabrelles, J. Romero, G. Abellán, M. Giménez-Marqués, M. Palomino, S. Valencia, F. Rey, G. Mínguez Espallargas, J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 7173–7180, https://doi.org/10.1021/jacs.9b02686
K. Kadota, E. Sivaniah, S. Bureekaew, S. Kitagawa, S. Horike, Inorg. Chem. 2017, 56, 8744–8747, https://doi.org/10.1021/ACS.INORGCHEM.7B01322.
Y.-Q. Tian, S.-Y. Yao, D. Gu, K.-H. Cui, D.-W. Guo, G. Zhang, Z.-X. Chen, D.-Y. Zhao, Y.-Q. Tian, S.-Y. Yao, K.-H. Cui, D.-W. Guo, G. Zhang, ] D Gu, Z.-X. Chen, D.-Y. Zhao, Chemistry – A European Journal 2010, 16, 1137–1141, https://doi.org/10.1002/CHEM.200902729.
S. Horike, K. Kadota, T. Itakura, M. Inukai, S. Kitagawa, Dalton Transactions 2015, 44, 15107–15110, https://doi.org/10.1039/C5DT01183C.
E. Andres-Garcia, J. López-Cabrelles, L. Oar-Arteta, B. Roldan-Martinez, M. Cano-Padilla, J. Gascon, G. Mínguez Espallargas, F. Kapteijn, Chemical Engineering Journal 2019, 371, 848–856, https://doi.org/10.1016/J.CEJ.2019.04.094.
K. Noh, J. Lee, J. Kim, Isr. J. Chem. 2018, 58, 1075–1088, https://doi.org/10.1002/IJCH.201800107.
W. Morris, C. J. Doonan, H. Furukawa, R. Banerjee, O. M. Yaghi, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 12626–12627, https://doi.org/10.1021/ja805222x
T. D. Bennett, J. C. Tan, Y. Yue, E. Baxter, C. Ducati, N. J. Terrill, H. H. M. Yeung, Z. Zhou, W. Chen, S. Henke, A. K. Cheetham, G. N. Greaves, Nat. Commun. 2015, 6, https://doi.org/10.1038/NCOMMS9079.
D. W. Lewis, A. R. Ruiz-Salvador, A. Gómez, L. M. Rodriguez-Albelo, F. X. Coudert, B. Slater, A. K. Cheetham, C. Mellot-Draznieks, CrystEngComm 2009, 11, 2272–2276, https://doi.org/10.1039/B912997A.
J. López-Cabrelles, E. Miguel-Casañ, M. Esteve-Rochina, E. Andres-Garcia, I. J. Vitórica-Yrezábal, J. Calbo, G. Mínguez Espallargas, Chem. Sci. 2022, 13, 842–847, https://doi.org/10.1039/D1SC04779E.
N. Novendra, J. M. Marrett, A. D. Katsenis, H. M. Titi, M. Arhangelskis, T. Friščić, A. Navrotsky, J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 21720–21729, https://doi.org/10.1021/jacs.0c09284.
H. Hayashi, A. P. Côté, H. Furukawa, M. O’Keeffe, O. M. Yaghi, Nat. Mater. 2007, 6, 501–506, https://doi.org/10.1038/nmat1927.
S. K. Nune, P. K. Thallapally, A. Dohnalkova, C. Wang, J. Liu, G. J. Exarhos, Chemical Communications 2010, 46, 4878–4880, https://doi.org/10.1039/C002088E.
J. Cravillon, S. Münzer, S. J. Lohmeier, A. Feldhoff, K. Huber, M. Wiebcke, Chem. Mater. 2009, 21, 1410–1412, https://doi.org/10.1021/cm900166h.
J. Yao, M. He, K. Wang, R. Chen, Z. Zhong, H. Wang, CrystEngComm 2013, 15, 3601–3606, https://doi.org/10.1039/C3CE27093A.
H. Bux, F. Liang, Y. Li, J. Cravillon, M. Wiebcke, J. Caro, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 16000–16001, https://doi.org/10.1021/ja907359t.
R. E. Morris, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 442–444, https://doi.org/10.1002/ANIE.200704888.
P. J. Beldon, L. Fábián, R. S. Stein, A. Thirumurugan, A. K. Cheetham, T. Friščić, Angew. Chem. Int. Ed Engl. 2010, 49, 9640–9643, https://doi.org/10.1002/ANIE.201005547.
M. J. Cliffe, C. Mottillo, R. S. Stein, D. K. Bučar, T. Friščić, Chem. Sci. 2012, 3, 2495–2500, https://doi.org/10.1039/c2sc20344h.
S. J. Rettig, A. Storr, D. A. Summers, R. C. Thompson, J. Trotter, J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 8675–8680, https://doi.org/10.1021/ja971558i.
S. J. Rettig, A. Storr, D. A. Summers, R. C. Thompson, J. Trotter, Can. J. Chem. 1999, 77, 425–433, https://doi.org/10.1139/v99-063
I. Stassen, M. Styles, G. Grenci, H. Van Gorp, W. Vanderlinden, S. De Feyter, P. Falcaro, D. De Vos, P. Vereecken, R. Ameloot, Nature Materials 2016, 15, 304–310, https://doi.org/10.1038/nmat4509.
T. D. Bennett, A. K. Cheetham, Acc. Chem. Res 2014, 47, https://doi.org/10.1021/ar5000314.
T. D. Bennett, S. Cao, J. C. Tan, D. A. Keen, E. G. Bithell, P. J. Beldon, T. Friscic, A. K. Cheetham, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 14546–14549, https://doi.org/10.1021/ja206082s
T. D. Bennett, P. Simoncic, S. A. Moggach, F. Gozzo, P. MacChi, D. A. Keen, J. C. Tan, A. K. Cheetham, Chemical Communications 2011, 47, 7983–7985, https://doi.org/10.1039/C1CC11985K.
S. A. Moggach, T. D. Bennett, A. K. Cheetham, Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 7087–7089, https://doi.org/10.1002/ANIE.200902643.
T. D. Bennett, F. X. Coudert, S. L. James, A. I. Cooper, Nat. Mater. 2021, 20, 1179–1187, https://doi.org/10.1038/s41563-021-00957-w.
J. Fonseca, T. Gong, L. Jiao, H. L. Jiang, J. Mater. Chem. A Mater. 2021, 9, 10562–10611, https://doi.org/10.1039/D1TA01043C.
R. Gaillac, P. Pullumbi, T. D. Bennett, F. X. Coudert, Chem Mater 2020, 32, 8004–8011, https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.0c02950.
R. Gaillac, P. Pullumbi, F. O.-X. Coudert, J. Phys. Chem. C 2018, 122, 30, https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.8b00385.
T. D. Bennett, Y. Yue, P. Li, A. Qiao, H. Tao, N. G. Greaves, T. Richards, G. I. Lampronti, S. A. T. Redfern, F. Blanc, O. K. Farha, J. T. Hupp, A. K. Cheetham, D. A. Keen, J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 3484–3492, https://doi.org/10.1021/JACS.5B13220.
T. D. Bennett, S. Horike, J. C. Mauro, M. M. Smedskjaer, L. Wondraczek, Nature Chemistry 2024, 16, 1755–1766, https://doi.org/10.1038/s41557-024-01616-8.
C. Zhou, M. Stepniewska, L. Longley, C. W. Ashling, P. A. Chater, D. A. Keen, T. D. Bennett, Y. Yue, Physical Chemistry Chemical Physics 2018, 20, 18291–18296, https://doi.org/10.1039/C8CP02340A.
Z. Shi, A. Arramel, T. D. Bennett, Y. Yue, N. Li, iScience 2022, 25, https://doi.org/10.1016/J.ISCI.2022.104351.
L. León-Alcaide, C. Castillo-Blas, V. Martin-Diaconescu, I. da Silva, D. A. Keen, T. D. Bennett, G. Mínguez Espallargas, Chem. Sci. 2025, 16, 7946–7955, https://doi.org/10.1039/d5sc00767d.
R. S. K. Madsen, A. Qiao, J. Sen, I. Hung, K. Chen, Z. Gan, S. Sen, Y. Yue, Science 2020, 367, 1473–1476, https://doi.org/10.1126/science.aaz0251.
L. León-Alcaide, L. Martínez-Goyeneche, M. Sessolo, B. J. C. Vieira, J. C. Waerenborgh, J. A. Rodríguez-Velamazán, O. Fabelo, M. J. Cliffe, D. A. Keen, G. Mínguez Espallargas, Nat. Comm. 2025, 16, 8783, https://doi.org/10.1038/s41467-025-63837-w.
J. M. Tuffnell, C. W. Ashling, J. Hou, S. Li, L. Longley, M. L. Ríos Gómez, T. D. Bennett, Chemical Communications 2019, 55, 8705–8715, https://doi.org/10.1039/c9cc01468c.
C. W. Ashling, D. N. Johnstone, R. N. Widmer, J. Hou, S. M. Collins, A. F. Sapnik, A. M. Bumstead, P. A. Midgley, P. A. Chater, D. A. Keen, T. D. Bennett, J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 15641–15648, https://doi.org/10.1021/jacs.9b07557.
C. Zhou, L. Longley, A. Krajnc, G. J. Smales, A. Qiao, I. Erucar, C. M. Doherty, A. W. Thornton, A. J. Hill, C. W. Ashling, O. T. Qazvini, S. J. Lee, P. A. Chater, N. J. Terrill, A. J. Smith, Y. Yue, G. Mali, D. A. Keen, S. G. Telfer, T. D. Bennett, Nat. Comm. 2018, 9, 1–9, https://doi.org/10.1038/s41467-018-07532-z.
Y. Wang, H. Jin, Q. Ma, K. Mo, H. Mao, A. Feldhoff, X. Cao, Y. Li, F. Pan, Z. Jiang, Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 4365–4369, https://doi.org/10.1002/ANIE.201915807.
Z. Yang, Y. Belmabkhout, L. N. McHugh, D. Ao, Y. Sun, S. Li, Z. Qiao, T. D. Bennett, M. D. Guiver, C. Zhong, Nat. Mater. 2023, 22, 888–894, https://doi.org/10.1038/S41563-023-01545-W.
O. Smirnova, S. Hwang, R. Sajzew, L. Ge, A. Reupert, V. Nozari, S. Savani, C. Chmelik, M. R. Reithofer, L. Wondraczek, J. Kärger, A. Knebel, Nat. Mater. 2023, 23, 262–270, https://doi.org/10.1038/s41563-023-01738-3.
S. Li, R. Limbach, L. Longley, A. A. Shirzadi, J. C. Walmsley, D. N. Johnstone, P. A. Midgley, L. Wondraczek, T. D. Bennett, J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 1027–1034, https://doi.org/10.1021/JACS.8B11357.
S. S. Sørensen, M. B. Østergaard, M. Stepniewska, H. Johra, Y. Yue, M. M. Smedskjaer, ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 18893–18903, https://doi.org/10.1021/acsami.0c02310.
R. Lin, X. Li, A. Krajnc, Z. Li, M. Li, W. Wang, L. Zhuang, S. Smart, Z. Zhu, D. Appadoo, J. R. Harmer, Z. Wang, A. G. Buzanich, S. Beyer, L. Wang, G. Mali, T. D. Bennett, V. Chen, J. Hou, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202112880, https://doi.org/10.1002/anie.202112880.
X. X. Wang, D. H. Guan, C. L. Miao, J. X. Li, J. Y. Li, X. Y. Yuan, X. Y. Ma, J. J. Xu, Adv. Energy Mater. 2024, 14, 2303829, https://doi.org/10.1002/aenm.202303829.
A. Qiao, H. Tao, M. P. Carson, S. W. Aldrich, L. M. Thirion, T. D. Bennett, J. C. Mauro, Y. Yue, Opt. Lett. 2019, 44, 1623–1625, https://doi.org/10.1364/OL.44.001623.
M. A. Ali, X. Liu, Y. Li, J. Ren, J. Qiu, Inorg. Chem. 2020, 59, 8380–8386, https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.0c00806.
J. Hou, P. Chen, A. Shukla, A. Krajnc, T. Wang, X. Li, R. Doasa, L. H. G. Tizei, B. Chan, D. N. Johnstone, R. Lin, T. U. Schülli, I. Martens, D. Appadoo, M. S. Ari, Z. Wang, T. Wei, S. C. Lo, M. Lu, S. Li, E. B. Namdas, G. Mali, A. K. Cheetham, S. M. Collins, V. Chen, L. Wang, T. D. Bennett, Science. 2021, 374, 621-625, https://doi.org/10.1126/science.abf4460.
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0.
Derechos de autor 2026 Anales de Química de la RSEQ