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Material mesoporoso
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Un material mesoporoso es un material que contiene poros con diámetros entre 2 y 50 nm, de acuerdo con la nomenclatura IUPAC.[2] Para comparación, IUPAC define material microporoso como un material que tiene poros menores de 2 nm de diámetro y material macroporoso como un material que tiene poros mayores de 50 nm de diámetro.
Los materiales mesoporosos típicos incluyen algunos tipos de sílice y alúmina que tienen mesoporos de tamaño similar. También se han reportado óxidos mesoporosos de niobio, tántalo, titanio, circonio, cerio y estaño. Sin embargo, el buque insignia de los materiales mesoporosos es el carbono mesoporoso, que tiene aplicaciones directas en los dispositivos de almacenamiento de energía.[3] El carbono mesoporoso tiene porosidad dentro del rango de mesoporos y esto aumenta significativamente el área superficial específica. Otro material mesoporoso muy común es el Carbón Activado, que generalmente está compuesto por un armazón de carbono con mesoporosidad y microporosidad, dependiendo de las condiciones bajo las cuales fue sintetizado.
Según IUPAC, un material mesoporoso puede desordenarse u ordenarse en una mesoestructura. En los materiales ionorgánicos cristalinos, la estructura mesoporosa limita notablemente el número de unidades de celosía, y esto cambia significativamente la química del estado sólido. Por ejemplo, el rendimiento de la batería de materiales electroactivos mesoporosos es significativamente diferente de la de su estructura a granel.[4]
Un procedimiento para producir materiales mesoporosos (sílice) fue patentado alrededor de 1970,[5][6][7] y los métodos basados en el proceso de Stöber de 1968[8] todavía estaban en uso en 2015.[9] Pasó casi desapercibido[10] y se reprodujo en 1997.[11] Las nanopartículas de sílice mesoporosas (MSN) fueron sintetizadas de forma independiente en 1990 por investigadores en Japón.[12] Posteriormente, se produjeron también en los laboratorios de Mobil Corporation[13] y se denominaron Mobil Crystalline Materials, o MCM-41.[14] Los métodos sintéticos iniciales no permitieron controlar la calidad del nivel secundario de porosidad generado. Fue solo mediante el empleo de cationes de amonio cuaternario y agentes de silanización durante la síntesis que los materiales exhibieron un verdadero nivel de porosidad jerárquica y mejores propiedades de textura.[15][16]
Desde entonces, la investigación en este campo ha crecido constantemente. Ejemplos notables de aplicaciones industriales prospectivas son catálisis, sorción, detección de gas, intercambio iónico, óptica y fotovoltaica.
Se debe tener en cuenta que esta mesoporosidad se refiere a la clasificación de la porosidad a nanoescala, y los mesoporos se pueden definir de manera diferente en otros contextos; por ejemplo, los mesoporos se definen como cavidades con tamaños en el rango de 30 μm-75 μm en el contexto de agregaciones porosas como el suelo.[17]
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Véase también
Referencias
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