ABSTRACT
Resumen Se describió la intervención del mineral magnetita como catalizador o como soporte catalitico, un material inorgánico con una estructura de espinela inversa (FeFe204), en el desarrollo de un número importante de reacciones quimicas de interes cientifico, tecnológico y ambiental. Debido a la necesidad actual de generar procesos quimicos eficientes y favorables ambientalmente, la magnetita se ha convertido en un material promisorio en los contextos de la quimica verde, la quimica fina y la catálisis heterogénea. Este óxido de hierro se ha estudiado en diversas reacciones: catalizador másico, soporte catalitico de metales y de óxidos metálicos, núcleo de catalizadores tipo core-shell, o modificado mediante el anclaje de organocatalizadores y complejos metálicos. Se discute el desempeno catalitico de estos sistemas basados en magnetita, en reacciones de catálisis asimetrica, ambiental, ácido-base, de óxido-reducción, de sintesis multicomponente y de acoplamiento C-C. Particularmente, dichos catalizadores han mostrado enorme importancia en ciertas reacciones de tipo Sonogashira, Sonogashira-Hagihara, Mannich, Ullman, Knoevenagel, Suzuki-Miyaura y Fenton heterogénea, entre otras. Finalmente, se detallaron algunos usos tecnológicos de la magnetita en el contexto nacional (Colombia) y se intentó localizar geográficamente los depósitos importantes.
Abstract This manuscript contains a review on the mediation of magnetite, an inorganic material with an inverse spinel structure (FeFe204), being used as either catalyst or catalytic support in many chemical reactions of scientific, technological and environmental interest. Because of current awareness on the efficient and environmentally friendly chemical processes, magnetite has become as a promising material in contexts such as green chemistry, fine chemistry, and heterogeneous catalysis. This iron oxide has been used in several reactions as bulk catalyst, catalytic support of either metals or metal oxides, core in catalysts type core-shell, or as solid modified by grafting with organocatalysts and metal complexes. The catalytic performance of these systems has been described in some chemical processes such as: asymmetric catalysis, environmental catalysis, acid-base catalysis, redox reactions, multicomponent synthesis reactions, and those of C-C coupling. Particularly, these catalysts have shown large importance in a variety of reactions: Sonogashira, Sonogashira-Hagihara, Mannich, Ullman, Knoevenagel, Suzuki-Miyaura, and the Fenton heterogeneous reaction, among others. Finally, some technological uses of magnetite in the national context (Colombia) are detailed, and localizing geographically the most important deposits of this mineral in the Colombian region was intended.
Resumo Foi descrita uma intervenção da mineral magnetita, um material inorgânico com estrutura de espinela inversa (FeFe204), como catalisador ou como suporte catalitico no desenvolvimento de um número importante de reações quimicas de interesse cientifico, tecnológico e ambiental. Devido à necessidade atual de gerar processos quimicos eficientes e favoráveis ambientalmente, a magnetita surge como um material promissório nos contextos da quimica verde, da quimica fina e da catálise heterogénea. Este óxido de ferro e objeto de estudo em diversas reações: catalizador mássico, suporte catalitico de metais e de óxidos metálicos, núcleo de catalizadores tipo core-shell, ou modificado mediante a ancoragem de organocatalizadores e complexos metálicos. E descrito o desempenho catalitico deste tipo de sistemas em algumas reacóes de catálise assimetrica, ambiental, ácido-base, de óxido-redução, de sintese multicomponente y de acoplamento C-C. Particularmente, ditos catalisadores tem mostrado enorme importáncia em certas reações do tipo Sonogashira, Sonogashira-Hagihara, Mannich, Ullman, Knoevenagel, Suzuki-Miyaura e a reação Fenton heterogénea, entre outras. Finalmente, são detalhados alguns usos tecnológicos da magnetita no contexto nacional (Colômbia) e realiza-se um esforço por localizar geograficamente os depósitos mais importantes do mineral no território colombiano.
ABSTRACT
Se sintetizó una serie de sólidosnanoestructurados obtenidos de laintercalación de nanopartículas de TiO2y Fe-TiO2 en los espacios interlaminaresde un mineral de arcilla esmectítico. Losnuevos materiales se prepararon mediantela modificación simultánea de dos mineralesnaturales: bentonita e ilmenita. Los materialesobtenidos se caracterizaron por fluorescenciade rayos X (FRX), espectroscopia infrarroja(IR), difracción de rayos X (DRX),microscopia electrónica de barrido (SEM)y sortometría de nitrógeno. Los resultadosdel análisis químico (FRX) confirmaronclaramente la incorporación de titanio y dehierro en los materiales sintetizados. Losanálisis por DRX, SEM y sortometría denitrógeno verificaron la modificación delmineral de arcilla por incorporación deespecies de dióxido de titanio y la generaciónde estructuras mesoporosas delaminadas oexfoliadas con incremento en los valores deárea superficial y porosidad controlada.
A set of nanostructured porous solids was synthesized by intercalation of TiO2 and Fe- TiO2 into the interlayer sites of a smectite clay mineral. The new materials were prepared through simultaneous modification of two natural minerals: bentonite and ilmenite. Synthesized materials were characterized by X-ray fluorescence (XRF), infrared spectroscopy (IR), X-ray powder diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and N2-adsorption technique. Results of chemical analysis (XRF) clearly confirmed the incorporation of titanium and iron in the synthesized materials. Modification of clay mineral by incorporation of titanium dioxide species was verified by XRD, SEM and N2- adsorption analyses, showing the formation of mesoporous delaminated structures with increased surface areas and controlled porosity.
Uma serie de sólidos nanoestruturadosforam sintetizados, obtidos pela intercalaçãode nanopartículas de TiO2 e Fe-TiO2 nosespaços interlaminares de um mineralde argila esmectítica. Os novos materiaisforam preparados mediante a modificaçãosimultânea de dois minerais naturais:uma bentonita e uma ilmenita. Osmateriais obtidos foram caracterizadospor fluorescência de raios X (FRX),espectroscopia infra-vermelho (IR), difraçãode raios X (DRX), microscopia eletrônica devarredura (SEM) e sortometria de nitrogênio.Os resultados da análise química (FRX)confirmaram claramente a incorporação detitânio e de ferro nos materiais sintetizados.A análise por DRX, SEM e sortometriade nitrogênio verificaram a modificaçãodo mineral de argila por incorporação deespécies de dióxido de titânio, demonstrandoa geração de estruturas mesoporosasdelaminadas ou esfoliadas com incrementonos valores de área superficial e porosidade controlada.