Maestría en Ciencias e Ingeniería de Materiales
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- Electrodepósito de Neodimio a partir de desechos electrónicos empleando disolventes eutécticos profundos(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2024-05-20) Hernández Pérez, DavidEn este trabajo se estudió la electrodeposición de neodimio (Nd) a partir de imanes permanentes de Nd-Fe-B, utilizados en discos duros de computadora que han llegado al final de su vida útil, se realizaron los estudios utilizando como electrodo de trabajo carbono vítreo (GC) empleando un Disolvente Eutéctico Profundo (DES) compuesto por cloruro de colina y urea conocido como (reline), además un segundo de cloruro de colina y etilenglicol (ethaline). Las técnicas electroquímicas empleadas para dicho estudio son: primero el uso de voltamperometría cíclica con la finalidad de determinar potenciales de reducción de neodimio, posteriormente mediante cronoamperometría se aplicaron pulso de potencial constante en la zona catódica determinada con la técnica anterior para obtener los transitorios potenciostáticos de densidad de corriente a un tiempo fijo de 10 segundos. Se utilizaron las temperaturas de trabajo de 25, 40 y 70°C. Con modelos físico matemáticos se calcularon parámetros cinéticos analizando las familias experimentales de transitorios potenciostáticos de densidad de corriente a las diferentes temperaturas, los cuales son: el coeficiente de difusión, D, frecuencia de nucleación, A, además de la densidad numérica de sitios activos, N0. Finalmente se caracterizaron mediante la técnica de microscopia electrónica de barrido (SEM), y espectroscopia de energía dispersiva de rayos X (EDX) la microestructura de las partículas metálicas y la composición elemental de los depósitos de Nd sobre el electrodo de carbono vítreo.
- Electrodeposición de una aleación Zn-Co en acero de bajo carbono mediante un disolvente eutéctico profundo para su estudio y aplicación como inhibidor de la corrosión(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2021-11) Ramírez Santander, William MiguelEl presente proyecto de investigación tuvo como finalidad estudiar el mecanismo de nucleación y crecimiento de la aleación Zn-Co electrodepositada sobre carbono vítreo en el disolvente eutéctico profundo ChCl-Urea (relina), así, como su capacidad de inhibición de la corrosión del acero AISI/SAE 1018 en un medio salino. Los estudios del electrodepósito sobre el carbono vítreo y el acero 1018 se realizaron mediante las técnicas de voltamperometría y cronoamperometría aplicando diversos escalones de potencial. Se determinó que el electrodepósito de la aleación Zn-Co sobre el carbono vítreo se lleva a cabo por nucleación instantánea con crecimiento tridimensional controlado por la difusión y que simultánea a este proceso ocurre la reducción del agua residual presente en el DES sobre los núcleos de la aleación formados. Se determinaron las constantes cinéticas que describen el proceso de electrodeposición tales como la velocidad de nucleación (A), la densidad numérica de los sitios activos (No) y la constante de velocidad de reducción del agua (KWR) utilizando modelos teóricos de nucleación y crecimiento. La caracterización de los depósitos bimetálicos se realizó por SEM y EDS mostrando morfologías ramificadas y granulares para el carbono vítreo y el acero 1018, respectivamente. Además, se obtuvieron aleaciones con altos contenidos de cobalto debido a que no se presenta una codeposición anómala como ocurre en medio acuoso. Los recubrimientos de Zn y Zn-Co sobre acero 1018 obtenidos potenciostáticamente a -1.25 V y diferentes contenidos de Co(II) en el DES, fueron homogéneos, adherentes y recubrieron toda la superficie del electrodo. Las pruebas de corrosión se realizaron utilizando las técnicas de curvas de polarización potenciodinámicas y espectroscopia de impedancia electroquímica en medio salino. Se encontró que los recubrimientos de Zn y Zn-Co protegieron el acero 1018 de la corrosión mediante protección catódica, además, los productos de corrosión formados fueron los encargados de pasivar la superficie de la muestra evitando el rápido deterioro del recubrimiento. La capacidad de inhibición de la corrosión aumenta con el contenido de cobalto en los recubrimientos y en menor medida con el tiempo de electrodeposición. El recubrimiento Zn-Co obtenido a una concentración en el baño de ZnCl₂ 0.15 M + CoCl₂ 20 mM y un tiempo de depósito de 130 min presentó el mejor comportamiento frente a la corrosión con una inhibición del 98.18 % que es superior a la otorgada por los recubrimientos de Zn (88.89 %), además, sus propiedades anticorrosivas dependen de las fases de su microestructura, los parámetros de electrodeposición y la morfología de los productos de corrosión.
- Influencia de la convección forzada sobre la cinética de electrodeposición de Fe, Co, y Fe-Co en el disolvente eutéctico profundo Cloruro de Colina-Urea(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2021-06) Suárez Barajas, Javier AlexanderLa presente investigación se enfocó en la caracterización del mecanismo y la cinética de la electrodeposición de cobalto, hierro y su aleación a partir de sus iones disueltos en una mezcla eutéctica llamada Reline (formada por cloruro de colina-urea), un líquido iónico no tóxico y biodegradable, variando las condiciones hidrodinámicas, lo cual no habían sido reportado previamente. Reline se enmarca en los líquidos iónicos conocidos como disolventes eutécticos profundos (DES, Deep Eutectic Solvents), con propiedades como baja presión de vapor, amplio intervalo de potencial para la electrodeposición, alta conductividad eléctrica y térmica, bajos costos y gran estabilidad. Las nanopartículas de Co, Fe y cobalto-hierro, CoFeNPs, fueron electrodepositas sobre un electrodo de carbono vítreo (GCE, Glassy Carbon Electrode), utilizando Reline en una relación molar de 1:2 cloruro de colina: urea y adicionando como iones de interés cloruro de cobalto, CoCl2, y cloruro de hierro (III), FeCl3, en una concentración de 50 mM a una temperatura de 70°C. Se estudió el intervalo de las reacciones redox de las especies de interés y el efecto de la convección forzada en la electrodeposición mediante voltamperometría cíclica. Adicionalmente, se estudió la electrodeposición de Co, Fe y su aleación mediante cronoamperométrica a fin de determinar su mecanismo y los parámetros cinéticos tales como: la densidad numérica de sitios activos (N0), velocidad de nucleación (A), constante cinética de la reducción de agua (kwr) y espesor de la capa de difusión (δ), como la relación entre la velocidad angular y los potenciales de electrodeposición. Estos parámetros cinéticos fueron obtenidos del ajuste teórico a los transitorios potenciostáticos de corriente utilizando el modelo de Hyde y Compton [1] para los sistemas de Co, Fe y cobalto-hierro con convección forzada. En el caso de los sistemas sin agitación fueron utilizados el modelo de Díaz-Morales y colaboradores [2] para la aleación Fe-Co; por su parte los depósitos de Fe y Co fueron estudiados con el modelo de Heerman y Tarallo [3]; siendo complementado el estudio físico-matemático con el modelo de M. Palomar–Pardavé y colaboradores [4] para las reacciones concomitantes. El mecanismo predominante fue la nucleación múltiple con crecimiento 3D limitado por difusión para los tres sistemas. Encontrando adicionalmente que A incrementa con el aumento del potencial aplicado y de la velocidad de agitación (disminuye la capa de difusión). Los procesos concomitantes de la reducción de agua se evidenciaron en los sistemas sin agitación para los mayores potenciales aplicados siendo catalizados por los depósitos de Co principalmente. Los electrodepósitos fueron caracterizados mediante microscopia electrónica de barrido (SEM) junto al detector de espectroscopia de energía de rayos X (EDX) y espectroscopia por fotoelectrones emitidos por rayos X (XPS) corroborando la presencia de los óxidos de Co-Fe en forma de ferrita de cobalto, hidróxidos de cobalto y cobalto metálico.
- Electrodepósito de aluminio sobre carbón vítreo utilizando el disolvente eutéctico profundo ethaline (ChCl:EG)(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2021-06) González Nava, Víctor JuliánEn el presente trabajo de investigación, se realizó la electrodeposición del aluminio sobre carbón vítreo en condiciones sin y con convección forzada a las temperaturas de 25, 50, 60 y 70 °C, utilizando el DES formado por ChCl:EG (cloruro de colina:etilenglicol) y AlCl3, ChCl:EG también es conocido como ethaline [31]. La característica fundamental de ethaline es su forma líquida a temperatura ambiente, lo que permitió realizar la deposición de Al sobre carbón vítreo, mostrando resultados favorables a medida que se aumentó la temperatura. La disposición de Al fue estudiada mediante las técnicas electroquímicas de voltamperometría cíclica y cronoamperometría, las cuales son descritas en la parte de anexos. A partir de la voltamperometría cíclica fue posible observar las zonas de reducción (proceso catódico) y oxidación (proceso anódico) del sistema CV/ 0.1 mol/L Al(III) (ethaline) a las diferentes temperaturas de trabajo. Además, con el estudio cronoamperométrico en el mismo sistema, aplicando formalismos teóricos [32-39], el sistema fue caracterizado bajo condiciones sin y con convección forzada, lo que permitió determinar parámetros cinéticos tales como: frecuencia de nucleación (A), densidad numérica de sitios activos (N0), coeficiente de difusión (D) y espesor de la capa límite de difusión (δ), esto último considerando condiciones de convección forzada [40-42].
- Electrooxidación de ácido fórmico catalizada por nanopartículas Cu-Pd obtenidas a partir de un disolvente eutéctico profundo(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2022-11) Maldonado Teodocio, BeatrizEn el presente Proyecto de Investigación se estudió la electrodeposición de cobre, paladio y cobre-paladio sobre carbono vítreo mediante métodos electroquímicos, usando los disolventes eutécticos profundos (DES), formados por cloruro de colina (ChCl), combinado con un donador de puentes de hidrógeno, urea, en proporciones molares 1:2 a 70 °C. El proceso de electrodeposición se estudió a partir de soluciones Cu(II) y Pd(II); para todas las soluciones, se utilizó la voltamperometría cíclica para establecer el intervalo de potencial donde ocurre la reducción de las especies electroactivas de Cu(II) y Pd(II). La técnica potenciostática fue empleada para realizar el electrodepósito con control del potencial aplicado y estudiar el mecanismo de nucleación y crecimiento de cúmulos metálicos. Por último, se estudió la aplicación de los electrodepósitos mono y bi-metálico, en la reacción de oxidación de ácido fórmico (FAOR) empleando técnicas potenciodinámicas y potenciostáticas para conocer los potenciales de oxidación y la actividad másica de cada uno de los electrodepósitos.
- Efectos de las interacciones superficiales, la temperatura, la convección y la naturaleza del disolvente en los procesos de electrodeposición de metales(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2017) Botello, Luis EnriqueLa electrodeposición de metales ha sido de vital importancia en diferentes industrias a nivel mundial, pero en décadas recientes ha sido la base de industrias de alta tecnología como la de fabricación de circuitos integrados y la de recubrimientos metálicos avanzados. Pese a haber sido utilizada durante siglos, el avance científico sobre los mecanismos mediante los que ocurre ha sido relativamente lento comparado al avance de sus aplicaciones debido a la dificultad de estudiar los procesos que ocurren a escalas atómicas sobre las superficies de los sustratos utilizados y también en el entorno de las mismas. En este trabajo se consideraron algunos de los aspectos principales involucrados en la línea de investigación de la electrodeposición de metales como la temperatura del sistema en que ocurre la reacción, la naturaleza prótica o aprótica del disolvente, el nivel de ordenamiento de la superficie, la presencia de reacciones secundarias y la presencia o ausencia de condiciones convectivas en el transporte de materia en solución. Por lo que el objetivo de este trabajo es estudiar el efecto de la estructura y energía superficial del sustrato sobre los procesos de nucleación y crecimiento de metales en solventes próticos y apróticos, mediante el uso de modelos establecidos y modelos propuestos en este trabajo, que describan los mecanismos correspondientes a cada sistema y comparando las predicciones de los modelos con resultados físicos obtenidos mediante técnicas independientes.