RESUMEN: En el presente trabajo, se analizó el uso del MOF UiO-66 basado en zirconio(IV) como sustrato para desarrollar electrolitos sólidos de Li+. Se aplicaron dos enfoques: a) impregnar la muestra con el electrolito LiBF4 y b) sustituir algunos de los iones Zr4+ por iones de Ca2+ para incorporar iones Li+ dentro de los canales de la estructura cristalina. Ambas vías aumentaron la conductividad iónica del UiO-66, pero se obtuvieron mejores resultados por impregnación que por dopaje, probablemente debido a que la incorporación de Li+ a los canales solo se consigue mediante el dopaje en pequeñas. El procedimiento de dopaje ha requerido la optimización de la síntesis mediante la reducción de la cantidad de disolvente, temperatura y tiempo de síntesis. La síntesis optimizada de UiO-66 no sólo permite el dopaje de calcio sino que también reduce drásticamente el coste de producción de este MOF.
En un intento de desarrollar una síntesis en completa ausencia de disolvente se obtuvo un nuevo material poroso basado en zirconio(IV) que no sólo incorpora aniones tereftalato sino también metacrilato. Este compuesto es capaz de eliminar térmicamente el ligando metacrilato mejorando la porosidad del producto resultante hasta un valor de área superficial BET de 975 m2/g con una elevada estabilidad térmica en aire (520ºC). La síntesis en ausencia de disolvente empleada para la obtención de este compuesto permite el fácil dopaje con iones calcio mejorando de esta manera la conductividad del material de partida.
ABSTRACT: In the present work, it was analyzed the performance of the UiO-66 Zirconium (IV) based MOF as substrate to develope solid state Li+ electrolytes. Two approaches were applied: a) soaking the sample in LiBF4 electrolyte , and b) replacing some of the Zr4+ ions by Ca2+ ions in order to incorporate Li+ ions into the channels of the crystal structure. Both approaches were able to increase the ionic conductivity of UiO-66, but better results are achieved by soaking procedure than by doping, probably due to the amount of Li+ incorporated to the channels as the doping is only achieved at low ratios. The doping procedure has required the optimization of the synthesis by reducing the amount of solvent, the temperature and time required to complete the synthesis. The optimized synthesis of UiO-66 does not only allow the calcium doping but also drastically reduces the production cost of this MOF.
In an attempt to develop a completely solvent-free synthesis a new zirconium(IV) based porous material has been achieved containing not only tereftalate anions but also metacrylate ones. This compound shows a very interesting termally induced metacrylate ligand removal that improves the porosity of the resulting product up to a BET surface area value of 975 m2/g with very high thermal stability under synthetic air (520ºC). The solvent-free synthesis employed to achieve this compound also allows an easy doping with calcium ions improving in this way the conductivity of the starting material.
