Maestría en Ciencias e Ingeniería de Materiales
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- 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.