Design de líquidos de Zn-MOFs baseados em um líquido iônico zwitteriônico derivado de imidazol para a formação de sistemas coloidais de longa estabilidade

Abstract

Sistemas líquidos à base de redes metal-orgânicas (MOFs) vêm sendo estudados recentemente como materiais promissores para adsorção em processos químicos, devido às suas propriedades que são melhoradas em relação à utilização da MOF na forma sólida. No entanto, o planejamento estrutural e as rotas de síntese para tais sistemas têm sido um desafio até o momento. Neste trabalho, sistemas baseados em Zn-MOFs (ZIF-8 e ZIF-7) e no novo líquido iônico zwitteriônico brometo de 1-(4- etoxi-1-butilsulfônico)-3-metilimidazólio (LI A1) foram preparados para o estudo da estabilidade e viabilidade de redes metalorgânicas líquidas. A concentração das MOFs nos líquidos foi variada em 1, 5, 10 e 20% (m/v), sendo a concentração de 10% a que formou o colóide mais estável. Os líquidos LP/ZIF-8 e LP/ZIF-7 permaneceram estáveis por mais de 1 ano sob repouso. A otimização das estruturas por modelagem indicou que os locais de interação com as MOFs são externos aos poros, como ocorre em líquidos porosos do tipo III. Os padrões de DRX de pó e as curvas de TGA confirmaram a obtenção das estruturas das MOFs. Deslocamentos nas bandas do FTIR indicaram a formação de ligações de H entre as MOFs e o LI A1, assim como cálculos de docking molecular revelaram interações de Van Der Waals, hidrofóbicas e empilhamento π→π nas conformações de menor energia. Estudos reológicos demonstraram que a viscosidade do LI A1 diminui com a adição das MOFs, sendo o líquido LP/ZIF-7 o menos viscoso. O aumento da concentração de MOF no líquido aumenta o tempo de vida útil da fluorescência emitida em 434 nm nos sistemas. Constatou-se também através de micrografias de MEV e espectros de EDS que a dispersabilidade e penetração da MOF numa matriz polimérica de filmes de hidrogel é maior quando adicionada na forma de LP/MOF. Por fim, reações de redução do radical DPPH• com complexos antioxidantes de curcumina e sistemas líquidos de LP/ZIF-8@curc (LP do compósito de ZIF-8 com curcumina) foram avaliadas e sugerem que os LPs também podem atuar como agentes facilitadores em reações através da melhoria nas propriedades e na solubilização dos materiais reagentes. Estes resultados sugerem que os sistemas líquidos de Zn-MOFs têm um enorme potencial em estudos de aplicação em processos de adsorção e catálise na fase líquida.