Thesis:

Desarrollo de un material híbrido basado en óxido de grafeno y polímeros impresos iónicamente para la extracción selectiva de Cu(II) desde soluciones acuosas

La creciente demanda de cobre (Cu), impulsada por tecnologías asociadas a la transición energética, ha incrementado el interés por desarrollar materiales capaces de remover selectivamente este metal desde sistemas acuosos complejos. En este contexto, los polímeros impresos iónicamente (IIPs) constituyen una alternativa atractiva debido a su capacidad de reconocimiento selectivo; sin embargo, las estructuras altamente reticuladas obtenidas mediante métodos convencionales pueden limitar la accesibilidad a las cavidades impresas y dificultar la transferencia de masa. En este trabajo doctoral se desarrolló un material híbrido basado en óxido de grafeno funcionalizado con 3-metacriloxipropil trimetoxisilano (GO/MPS) y polímeros impresos iónicamente selectivos hacia Cu(II), utilizando una estrategia de síntesis tipo grafting–imprinting–polymerisation (SGPI). Esta metodología permite integrar, en una sola etapa, el anclaje del complejo metal–monómero y el crecimiento de la red polimérica sobre la superficie del GO, favoreciendo la formación de sitios de reconocimiento más accesibles. La 4-vinilpiridina fue empleada como monómero funcional para promover la coordinación selectiva con Cu(II). El material GO/MPS@IIPs-Cu(II) presentó una capacidad máxima de adsorción de 256 mg g⁻¹ y una cinética de adsorción más rápida que el polímero base IIPs-Cu(II). El comportamiento cinético fue descrito adecuadamente por el modelo de pseudo-segundo orden. Asimismo, el material mostró elevada selectividad hacia Cu(II) frente a iones competidores y una alta estabilidad operacional, manteniendo eficiencias de adsorción superiores al 98 % después de ocho ciclos consecutivos de reutilización. Estos resultados demuestran que la combinación de GO funcionalizado con una estrategia de impresión superficial tipo SGPI mejora la accesibilidad de los sitios de reconocimiento y el desempeño adsorptivo de los IIPs. El material desarrollado presenta potencial para la remoción selectiva de Cu(II) y para el diseño de futuras fases adsorbentes aplicables a extracción en fase sólida y sistemas de monitoreo ambiental.