New catalytic strategy through confined explosions

Abstract

El desarrollo de un nuevo método de catálisis mediante explosiones confinadas se realizó con éxito mediante la modificación de un marco metal orgánico (MOF) que posee un centro metálico de cobre llamado HKUST-1 (CuBTC) modificado con diferente cantidad de dopaje de TNT. Empleando varias técnicas de caracterización y química computational confirmando la correcta síntesis del TNT, distinguiéndose del precursor DNT. El análisis de XRD reveló información crucial sobre las fases de empaquetamiento cristalino de TNT. Para el MOF, se generaron simulaciones de tres modelos estructurales diferentes para analizar el posicionamiento de TNT dentro del HKUST-1. Tanto los enfoques experimentales como teóricos para las diferentes técnicas de caracterización confirmaron presencia de TNT en el MOF. El análisis de XRD corroboró la síntesis correcta de HKUST-1, con variaciones en los picos que corresponden a diferentes niveles de dopaje de TNT. Los estudios de XPS destacaron diferencias significativas en ambas estructuras, particularmente en el entorno de Cu y los picos de O1s y C1s, confirmando la exitosa coordinación del TNT dentro del MOF. Para evaluación de las aplicaciones catalíticas, se sintetizó y caracterizó TATP, un explosivo primario, que luego fue usado para iniciar la explosión de TNT dentro del HKUST-1. Las pruebas catalíticas demostraron la eficacia del HKUST-1-TNT, al realizar los estudios de UV-visible que rastrean la cinética de la reacción, sugiriendo con la formación de pequeños anillos de azufre, en contraste con la reacción cinética ya conocida que produce anillos de azufre más grandes. De esta manera, se logró la síntesis y caracterización de HKUST-1 dopado con TNT, el cual es probado como un nuevo y prometedor catalizador que podría generar una nueva rama de catálisis con infinidad de materiales y reacciones que podrían explorarse.