División de Ciencias Básicas e Ingeniería
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- Mecanismo y cinética de nucleación de nanopartículas Se@CdSe sobre carbono vítreo en ethaline(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2025-06-04) Escobar Monsalvo, NeftaliEn este proyecto de investigación se realizó, por primera vez, la síntesis del material selenio-seleniuro de cadmio con estructura core-shell (Se@CdSe) mediante electrodeposición, utilizando como solución electrolítica un disolvente eutéctico profundo (DES, por sus siglas en inglés), conformado por cloruro de colina y etilenglicol cuyo nombre es ethaline. La electrodeposición se llevó a cabo en un electrodo de carbono vítreo (ECV) en el cuál, primero, fueron depositadas partículas de selenio (Se) para posteriormente, mediante reacciones químicas de oxido-reducción y aplicando los potenciales de reducción necesarios, estas nanopartículas depositadas pudiesen formar una capa superficial de seleniuro de cadmio (CdSe) al ser llevadas a una segunda celda electroquímica con una solución que contenía cadmio (Cd). Para tal propósito se realizaron los estudios necesarios con la finalidad de determinar los potenciales de reducción tanto del Se como del Cd por separado, asegurándonos así que la reacción propuesta fuese capaz de llevarse a cabo. Se observó la morfología de las deposiciones a partir de las caracterizaciones por medio del microscopio electrónico de barrido, SEM, para el Cd y Se@CdSe de igual manera se realizaron estudios de composición a partir de la técnica de espectroscopía de rayos X de energía dispersa, EDS. Se estudió el efecto del potencial aplicado para los sistemas de Se y Cd, mientras que para el sistema de Se@CdSe se estudió la influencia del tiempo de reducción dentro de la segunda celda electroquímica. Para la determinación de los potenciales de reducción se utilizaron las técnicas electroquímicas de voltamperometría cíclica (VC) y cronoamperometría (CA) y, finalmente, mediante el estudio de las familias de transitorios potenciostáticos, se realizaron los ajustes, con ayuda de modelos fisicomatemáticos, para poder determinar el mecanismo y la cinética de nucleación de las nanopartículas obtenidas.
- Oxidación electroquímica de ácido fórmico catalizada por partículas polimetálicas base Pd (Pd-Cu-Ni, Pd-Ni, Pd-Cu y Pd) soportadas sobre óxido grafeno(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2025-04) Frías Ierán, Nataly MiroslavaLa actividad electrocatalítica de las nanoestructuras base paladio (Pd, PdCu, PdNi y PdCuNi) soportados en un soporte carbonoso (Carbon Vulcan XC72R (VC) y óxido de grafeno (OG)) fueron estudiados para la reacción de oxidación del ácido fórmico (ROAF). Estos materiales fueron sintetizados por medio del método químico, impregnación, en donde 80% m/m del material es soporte y 20% m/m es metal, los catalizadores bimetálicos y trimetálicos la relación fue 1:1 y 1:1:1, respectivamente. Las actividades catalíticas fueron medidas por medio de cronoamperometría (CA), obteniendo de esta la densidad de corriente en estado estacionario (jss) a 0.2 V y 0.4 V. El electrocatalizador de PdNi/CV fue el que presentó mayor jss a 0.2 V. En el caso de 0.4 V, Pd/CV exhibió la mayor jss.
- Electrosíntesis de polímeros conductores utilizando disolventes eutécticos profundos y su aplicación en la electrocatálisis de moléculas orgánicas(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2024-12) Godoy Colín, EstefaniaEn este trabajo se modificó la superficie de un electrodo de carbón vítreo (GCE) mediante la electropolimerización del 3,4 etilendioxinofeno (EDOT) para formar PEDOT o de la molécula 5-amino-1,10-fenantrolina (5Aphen) para formar Poly5Aphen, a partir de sus respectivos monómeros disueltos en un disolvente eutéctico profundo (Deep Eutectic Solvent). Posteriormente se realizaron electrodepósitos de nanopartículas metálicas de Au (AuNPs) sobre la superficie del electrodo GCE desnudo y sobre la superficie de los electrodos modificados con los polímeros conductores (PCs). Además, se obtuvieron los mecanismos de crecimiento y nucleación electroquímica de las AuNPs sobre los electrodos: GCE desnudo, GCEPEDOT y GCEPoly5Aphen. Los electrodos generados: GCE desnudo, GCEPEDOT, GCEPoly5Aphen, GCEAuNPs, GCEPEDOT/AuNPs y GCEPoly5Aphen/AuNPs se emplearon con la finalidad de evaluar su respuesta electroquímica en la oxidación de dopamina (DA) en presencia de dos de sus mayores interferentes, ácido ascórbico (AA) y ácido úrico (AU). Para ello, se emplearon técnicas electroquímicas como la voltamperometría cíclica (VC), Voltamperometría diferencial de pulso (VDP) y Cronoamperometría (CA). Finalmente, los electrodos estudiados se caracterizaron por microscopia electrónica de barrido (MEB) y espectroscopia de dispersión de energía de rayos X (EDS).
- 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.
- Electrodepósito de nanopartículas bimetálicas (Paladio–Níquel y Paladio–Cobalto), utilizando disolventes eutécticos profundos, como centros catalíticos en la electro–oxidación de ácido fórmico(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023-07) Landa Castro, MidoriEl presente estudio está enfocado en la síntesis y caracterización de nanopartículas (NPs) bimetálicas (Pd–Ni y Pd–Co) como aleación usando disolventes eutécticos profundos (DEP) formados a base de cloruro de colina con urea (reline) o etilenglicol (ethaline), y su evaluación en la reacción de oxidación electroquímica de ácido fórmico (ROAF). Estos DEP son mezclas eutécticas de un ácido y una base de Lewis que contienen especies catiónicas y aniónicas, también denominados disolventes verdes. Tanto el reline como el ethaline han sido utilizados en electroquímica, como medio para la electrodeposición de NPs, a causa de sus excelentes propiedades, tales como: bajo costo, biodegradabilidad, conductividad eléctrica alta, casi nula presencia de protones y agua. Hay que mencionar, además su excelente capacidad para solvatar iones metálicos, permitiendo con ello la síntesis de aleaciones binarias y ternarias, con control en morfologías y tamaños. Las sales precursoras de Pd, Ni y Co se disolvieron en cada DEP para estudiar mediante técnicas electroquímicas, como: Voltamperometría Cíclica (VC) y Cronoamperometría (CA) la cinética de nucleación y crecimiento de las NPs sobre el electrodo de carbono vítreo. El electrodo modificado con las NPs bimetálicas (NPs-BM) fue empleado para ROAF, la cual es una reacción clave en las celdas de combustible de ácido fórmico directo. Los electrodepósitos fueron caracterizados por Microscopia Electrónica de Barrido (SEM), Espectroscopía de Energía Dispersiva de Rayos X (EDX) y Espectroscopía de Fotoelectrones de Rayos X (XPS) para determinar diámetros, composición, morfología y estados de oxidación de elementos que integran a las NPs-BM.
- 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.
- Influencia de la convección forzada y la temperatura sobre la nucleación y crecimiento electroquímico de metales y aleaciones a partir de disolventes eutécticos profundos(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023-01) Vidal García, GabrielaLa presente tesis doctoral establece la utilización de un electrolito a base de cloruro de colina y urea (ChCl/Urea) en una relación molar 1:2, este tipo de medio pertenece a una serie de mezclas altamente viscosas con bajo punto de fusión, las cuales reciben el nombre de disolventes eutécticos profundos (DES por sus siglas en inglés). Dicho electrolito se usó para llevar a cabo la síntesis de estructuras metálicas (Zn, Fe y Al) y sus aleaciones, al variar no solo condiciones hidrodinámicas (usando un electrodo de disco rotatorio) sino también de temperatura y potencial aplicado sobre un electrodo de carbón vítreo. En la realización de esta tesis se usaron formalismos teóricos para obtener información, es decir, parámetros cinéticos derivados de la electrodeposición de metales y aleaciones en DES, donde fue posible estimar coeficientes de difusión, frecuencias de nucleación, densidades numéricas de sitios activos, entre otras. El arreglo de la celda que se empleó, así como las técnicas electroquímicas que se utilizaron se detallan en la metodología de este documento. Adicionalmente, se realizó una revisión bibliográfica que comprende no sólo el uso de DES para la deposición electroquímica de Zn, Fe y Al, y sus aleaciones, sino también la utilización de medios acuosos pese a las dificultades que este tipo de electrólitos puedan tener, dado que es indispensable comprender el trabajo que se ha efectuado para tener un punto de comparación, así como el que no se ha realizado para explorar áreas de oportunidad en la electrodeposición de metales y aleaciones en DES.