Síntesis de zeolitas mediante agentes directores de estructura usando procesamiento de datos masivos (Big Data)

Abstract

[ES] Las zeolitas son un material de aluminiosilicatos cristalinos microporosos extensivamente utilizados como catalizadores y tamices moleculares involucrados en procesos de separación. La mayoría de estos materiales son sintéticos, obtenidos en laboratorio mediante un proceso hidrotermal y barajando gran cantidad de variables como: relación sílice/agua, temperatura, tiempo, agitación y composición química. Cuando en la síntesis se introducen ciertas moléculas orgánicas, llamadas agentes directores de estructura, es más fácil entender y seleccionar moléculas específicas para dirigir la síntesis hacia una zeolita en particular. La situación ideal sería que cada agente director de estructura condujese la síntesis a una única zeolita, lo cual es poco probable que suceda, ya que, otros términos energéticos también juegan un papel importante, en particular el flúor y el aluminio. En esta tesis doctoral será acometido el estudio de estos tres factores: agente director de estructura, flúor y aluminio, además de su papel en la síntesis de zeolitas desde un enfoque químico-computacional. Proponiendo agentes directores de estructura más precisos para la síntesis de zeolitas, siendo sintetizadas de manera alternativa y/o más sostenible.

[CA] Les zeolites són un material d'aluminosilicats cristal·lins microporosos extensivament utilitzats com a catalitzadors i tamisos moleculars involucrats en processos de separació. La majoria d'aquests materials són sintètics, obtinguts en laboratori mitjançant un procés hidrotermal el qual presenta una gran quantitat de variables com: relació silici/aigua, temperatura, temps; agitació i composició química. Quan a la síntesi s'introdueixen unes certes molècules orgàniques, anomenades agents directors d'estructura, és més fàcil entendre i seleccionar molècules específiques per dirigir la síntesi cap a una zeolita en particular. La situació ideal seria que cada agent director d'estructura conduïra la síntesi a una única zeolita, la qual cosa és poc probable que succeïsca, ja que, altres termes energètics també juguen un paper important, en particular el fluor i l'alumini. En aquesta tesi doctoral es portarà a terme l'estudi d'aquests tres factors: agent director d'estructura, fluor i alumini, a més del seu paper en la síntesi de zeolites des d'un enfocament químic-computacional. Proposant agents directors d'estructura més precisos per a la síntesi de zeolites, sent sintetitzades de manera alternativa i/o més sostenible.

[EN] Zeolites are a microporous crystalline aluminosilicate material extensively used as catalysts and molecular sieves involved in separation processes. Most of these materials are synthetic, obtained in the laboratory by means of a hydrothermal process, and by shuffling a large number of variables such as silica/water ratio, temperature, time, agitation, and chemical composition. When certain organic molecules, called structure-directing agents, are introduced in the synthesis, it is easier to understand and select specific molecules to direct the synthesis towards a particular zeolite. The ideal situation would be for each structure-directing agent to drive the synthesis to a single zeolite, which is unlikely to happen, since, other energetic terms also play an important role, in particular fluorine and aluminum. In this doctoral thesis, the study of these three factors: structure directing agent, fluorine, and aluminum, and their role in zeolite synthesis will be undertaken from a chemical-computational approach. Proposing more precise structure-directing agents for the synthesis of zeolites, being synthesized in an alternative and/or more sustainable way.