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.
- Análisis estructural y tribológico de recubrimientos de fosfato de manganeso modificados con nanopartículas de ZrO₂ y WC(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2024-07-19) Barrios Hernández, OscarEn el presente trabajo se reporta el desarrollo de recubrimientos de fosfato de manganeso y fosfato de manganeso modificado con carburo de tungsteno en láminas de acero 1020, al igual que el estudio de sus propiedades estructurales y mecánicas que presentan bajo diferentes condiciones del baño de fosfato. Los recubrimientos se hicieron en tres etapas, la primera etapa fue la preparación del baño en la cual se variaron los valores de pH usando un pH acido (pH de 2 y 4), la concentración de manganeso (3 y 5 g/L) y la temperatura del baño (80 y 90°C). Posteriormente se pasó a la segunda etapa en la cual se realizó la preparación de los sustratos y el fosfatizado, en esta etapa se cortaron las láminas, se les retiraron las rebabas y se limpiaron mecánicamente, una vez realizado esto se introdujeron en el baño de fosfato y se dejaron sumergidas durante 35 min para realizar el recubrimiento mediante el método de conversión química. La última etapa fue la caracterización en la cual con ayuda de un durómetro Knoop/Vickers-Tukon 1102/1202 se realizó el ensayo de dureza en escala Rockwell C, con ayuda del difractómetro SIEMENS D-500 se observaron señales que sobresalen las cuales ayudaron a verificar si se trataba de un recubrimiento de fosfato de manganeso, mientras que la Microscopia Electronica de Barrido (MEB) se usó para el estudio de la superficie del recubrimiento. En colaboración con la Dra. Dulce Viridiana Melo Máximo del Tecnológico de Monterrey campus Estado de México se realizaron las caracterizaciones de los recubrimientos tales como: pruebas de rugosidad con un rugosímetro Mitutoyo SJ-410, pruebas tribológicas con un tribómetro TRIBOMETER, se obtuvieron fotos del desgaste en la esfera con un microscopio Olympus, así como fotos del desgaste en la muestra con un Microscopio estereoscópico Leica WILD M3Z y una cámara MOTICAMPros5 Lite.
- Electrodepósito de oro y platino con disolventes eutécticos profundos para la obtención de hidrógeno por la oxidación de borohidruro de sodio(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023-06-05) Pérez Cruz, FranciscoQuímica sustentable, química sostenible o química verde, la importancia de “algo” que permita procesos amigables y en pro del medio ambiente es en extremo necesario hoy en día. Se han desarrollado diversas fuentes de energía limpia. Existen múltiples investigaciones que han permitido avanzar en materia y aunque todavía falta mucho para encontrar un equilibrio el progreso es evidente. En la presente investigación, el objetivo principal es la producción de hidrógeno, por eso, cuando se habla de hidrógeno de un modo indiscutible surge la pregunta ¿Cuál es el costo? y cuando se habla de costo, no se habla de producción o desarrollo, se habla principalmente de tiempos, el tiempo es el factor más importante en cualquier reacción. En la interesante búsqueda por entender a los materiales y moléculas involucradas en la investigación, se habla acerca de cada uno de estos materiales, con el fin de comprender porque se utilizó cada uno en cuestión. Una vez comprendida la importancia de todos y cada uno de los elementos involucrados se procedió a realizar electrocatalizadores mediante técnicas electroquímicas (Voltamperometría Cíclica y Cronoamperometría). Adicional se utilizaron otras técnicas de caracterización (Difracción de Rayos X, Microscopio Electrónico de Barrido y Espectroscopía Fotoelectrónica de Rayos X) que complementaron la información de dichos materiales. Finalmente, se realizó la oxidación de la molécula de borohidruro de sodio, de la cual se obtiene hidrógeno (teórico, debido a que no se tiene el acople para medir directamente el H₂), una vez más, esta importante reacción fue realizada mediante técnicas electroquímicas en este caso en particular gracias a la Voltamperometría Cíclica.
- Efecto de la concentración del iniciador persulfato de potasio en la síntesis de microgeles iónicos de poli-N-isopropilacrilamida (pNIPAM) sobre la viscoelasticidad de las dispersiones(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023-10) Robles Soto, José EnriqueLos microgeles se pueden describir como redes poliméricas súper absorbentes de dimensiones coloidales que consisten de moléculas flexibles entrecruzadas. Se pueden clasificar entre los “materiales inteligentes” pues pueden responder, como otros ejemplos de esta clase, a cambios sutiles en las condiciones que lo rodean como la temperatura o el pH. En este trabajo se analizó el efecto de la concentración del iniciador empleado en la síntesis de estas partículas sobre esta transición volumétrica, así como sobre las propiedades viscoelásticas de las dispersiones coloidales formadas por este tipo de partículas. Generalmente, los autores que trabajan con microgeles de pNIPAM, desprecian su carga electrostática, pero como se demostró en este trabajo, ignorar la carga electrostática de estas partículas cuando se utiliza un iniciador iónico en su síntesis, puede alterar la interpretación de los resultados. Incluso para los microgeles sintetizados con la menor concentración del iniciador persulfato de potasio, las dispersiones de microgeles presentan desviaciones respecto al comportamiento esperado para microgeles neutros
- Electrodepósito de aleaciones hierro-níquel y níquel-cobalto obtenidas en un disolvente eutéctico profundo bajo la influencia de campo magnético(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023) Sánchez Vite, José EnriqueEn el presente estudio de investigación, se llevó a cabo la deposición electroquímica de elementos metálicos como hierro (Fe), níquel (Ni), cobalto (Co), y las aleaciones hierro-níquel (Fe-Ni), y níquel-cobalto, (Ni-Co) sobre un sustrato de carbono vítreo. Para lograr esto, se empleó una solución electrolítica basada en una mezcla eutéctica (DES) compuesta por cloruro de colina (ChCl) y urea (U), en una proporción molar de 1:2. La electrodeposición de los metales y las aleaciones se llevó a cabo bajo la influencia de un campo magnético externo constante de 1.48x10-4 T, generado por una bobina eléctrica conectada a una fuente de alimentación de 3.15 A y una temperatura de 70 °C. La reducción electroquímica de metales y aleaciones se realizó a una concentración de 50 mM para cada una de las especies electroactivas; en el caso de los medios electrolíticos que contenían ambos metales, se utilizó la misma concentración de 50 mM para cada uno de los metales involucrados. Se utilizaron técnicas electroquímicas, específicamente vcíclica y cronoamperometría, en cada sistema estudiado. La voltamperometría cíclica se empleó para determinar el rango de potencial en el cual ocurre la reducción de los iones de Fe(II), Ni(II) o Co(II), así como de otros componentes si estaban presentes, hasta alcanzar un potencial lo suficientemente negativo para lograr la deposición de los cationes metálicos sobre el sustrato de carbono vítreo. Los potenciales utilizados en los transitorios potenciostáticos de densidad de corriente se seleccionaron con base en la información obtenida de las voltamperometrías cíclicas, identificando los puntos donde se observó la reducción de los iones metálicos (Ni (II), Co (II) y Fe (II)). Se analizaron los transitorios potenciostáticos de densidad de corriente obtenidos con base en el intervalo de potencial donde se produce la electroreducción del Ni, Co y Fe, así como , y las aleaciones Fe-Ni, y Ni-Co, esto con la finalidad de conocer los mecanismos de nucleación y crecimiento en el electrodo de carbono vítreo empleado. También, se analizó la influencia del campo magnético constante en la nucleación y crecimiento de los metales, y las aleaciones de estudio antes mencionadas. El análisis muestra que esta perturbación externa aumenta la tasa de deposición de los metales lo que podría conducir a la formación de depósitos de grano más fino; así mismo se presenta una mejora significativa en el transporte masivo de las especies electroactivas hacia la superficie del electrodo.
- Estudio de la dinámica de la concentración de partículas PM10 suspendidas en aire como un movimiento Browniano fraccional en la CDMX(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2024-04) García Hernández, RicardoLa contaminación atmosférica en la Zona Metropolitana del Valle de México (ZMVM) ha representado un problema cotidiano debido al incremento en las actividades industriales y el continuo aumento del parque vehicular con motores de combustión interna. El uso de combustibles fósiles ha sido la principal causa de la emisión de material particulado, como las partículas microscópicas PM10 y, que pueden producir daños severos en el sistema respiratorio humano. En esta tesis se presenta un estudio de algunas de las propiedades estadísticas y dinámicas, de la concentración de material particulado PM10 que son emitidas por diversas fuentes, principalmente por vehículos de motor de combustión interna en la ZMVM. El estudio consistió en el análisis de la variabilidad temporal de las concentraciones de PM10 registradas entre 2019 y 2021. La adquisición de los datos se realizó en estaciones de monitoreo atmosférico en cinco zonas (NW: Noroeste, NE: Noreste, CE: Centro, SW: Suroeste y SE: Sureste) de la Zona Metropolitana del Valle de México a cargo de la Red de Monitoreo Atmosférico Automático (RAMA). Con el análisis estadístico se obtuvieron las funciones de distribución, y el estudio dinámico se basa en la estimación del exponente de Hurst H, en este caso, dicho exponente se obtuvo a partir del exponente espectral mediante una relación lineal. Con esta información se caracteriza la dispersión del material particulado como un movimiento Browniano fraccional. Por otro lado, los procesos involucrados en la dispersión del material particulado son no lineales y para determinar la correlación temporal, se aplicó la función de información mutua, que se define a partir de la entropía de Shannon y la teoría de la información. La función de información mutua toma en cuenta todas las contribuciones, lineales y no lineales, por lo que da una medida global de la correlación. Los resultados estadísticos señalan que la emisión del material particulado PM10 se caracteriza mediante una distribución log-normal. El análisis espectral se realizó mediante la potencia espectral P(f), que se obtiene del periodograma. La potencia espectral despliega una ley de potencias de la forma P(f) / f−ᵝ En las series de tiempo estudiadas se obtiene un entrecruzamiento de donde se obtienen dos exponentes espectrales, β1 y β2. Dicho entrecruzamiento, comúnmente se interpreta como la coexistencia de dos mecanismos dinámicos diferentes observándose un comportamiento de un movimiento Browniano fraccional (correlacionado) dentro de las primeras 24 hrs, después de este tiempo, se muestra un comportamiento de movimiento Browniano (sin correlación). Finalmente, las correlaciones obtenidas mediante la función de información mutua no decaen a cero.
- Óxidos mixtos cobre/aluminio como catalizadores heterogéneos en la síntesis de triazoles derivados de glucosa(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023-03-09) Bello García, Luis AntonioSe sintetizaron hidróxidos dobles laminares (HDL), por sus siglas en inglés, Cu/Al comúnmente denominadas hidrotalcitas, con estructura cristalina del tipo monoclínica con relación 3:1 mediante coprecipitación, tratamiento asistido por microondas y tratamiento asistido por ultrasonido. Posteriormente mediante un tratamiento térmico, se obtuvieron los óxidos mixtos (OM) correspondientes. Los HDL fueron caracterizados por difracción de rayos X (DRX), espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR), microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopía de energía dispersiva de rayos X (EDS) y análisis termogravimétrico (TGA). Mediante una reacción de Cicloadición Alquino Azida (CuAAC) entre el 2-mercaptobenzoimidazol monopropargilado y la tetra acetil glucozil azida, en condiciones clásicas (empleando CuI) y posteriormente empleando los diferentes HDL y OM, se obtuvo el 1,2,3-triazol-1,4-disustituido-1-tetraacetilglucosil-4-metanmercaptobenzimidazol (TAG-T-MBI) , correspondiente, la evolución de la reacción se siguió por cromatografía en placa fina (TLC) y los productos intermedios y final fueron purificados por cromatografía en columna y caracterizados por FT-IR, y resonancia magnética nuclear (RMN) de protones y carbono 13, finalmente se comparó la actividad catalítica de los LDH Cu/Al y su correspondiente óxido mixto contra yoduro cuproso
- Obtención de luz blanca a partir de boratos de litio dopados con iones lantánidos y metales de transición(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023-03) Arredondo Martínez, Sergio DanielEn este trabajo se muestran los resultados y el análisis de la obtención y caracterización luminiscente de materiales cerámicos (vidrios de borato de litio (BLO), monodopados con iones cobre y europio, y vidrios de BLO tridopados con iones cobre, europio y disprosio. Los resultados mostrados, se realizaron con base en el análisis de las propiedades fotoluminiscentes, con el propósito de obtener emisión de luz blanca en el sistema tridopado. Los vidrios de BLO fueron preparados a partir de la fundición de los precursores (carbonato de litio [Sigma Aldrich, 97%], ácido bórico [Sigma Aldrich, 99.9%], nitrato de cobre (CuO) [Sigma Aldrich, 99.9%], nitrato de disprosio (Dy(NO₃)₃) [Sigma Aldrich, 99.9%] y óxido de europio (Eu₂O₃) [Sigma Aldrich, 99.9%]); en los cuales, los último tres precursores fueron utilizados como dopantes para darle al material la propiedad luminiscente, variando la concentración de iones dopantes a partir de un diseño experimental Taguchi L₉. Para el caso del ion europio como dopante, se obtuvo la mayor emisión de luz a los 611 nm, correspondientes a la transición ⁵D0 → ⁷F₂, denotando una emisión en rojo; esto es corroborado por el diagrama de coordenadas cromáticas CIE (Comission Internationale de l’Eclairage). El vidrio más eficiente tiene una pureza de emisión del 99% y una concentración del 1%. Por otro lado, la mayor intensidad de emisión del sistema BLO:Cu se obtuvo a los 460 nm, correspondientes a la transición ³D₈ ⁴S₂ denotando una emisión en color azul. El vidrio más eficiente resultó con una concentración del 0.1% Cu, con un 68% de pureza de emisión. Ambos sistemas (BLO:xEu y BLO:xCu), se mostraron saturados, es decir, al incrementar la concentración de dopantes, la luminiscencia disminuye, conociendo este fenómeno como quenching. Para el caso de los vidrios de BLO tridopados con europio, cobre y disprosio (BLO: Eu, Dy, Cu) se utilizaron las siguientes longitudes de onda para excitar al electrón: 340, 360 y 380 nm, en donde, de acuerdo con los resultados de fotoluminiscencia, la longitud de onda de excitación óptima fue de 360 nm, debido a que se mostró una mayor intensidad de emisión en los sistemas establecidos y se lograron obtener coordenadas CIE de x= 0.3103, y= 0.298 que se ubican dentro de la región blanca del espectro visible. Estas coordenadas de cromaticidad se lograron gracias al análisis del diseño experimental tipo Taguchi L₉. En los espectros de emisión se observó que cada uno de los iones dopantes utilizados, emitían luz visible en su longitud de onda dominante, tales son: para el caso de los iones cobre, se emitió luz visible en la región azul con las transiciones ³D₆ ⁴S₂ → ⁴S₂ S₁/₂ y ³D₆ ⁴S₂ → ⁴S₂S una longitud de onda de 420 y 451 nm, respectivamente. Para el caso de los iones disprosio, las longitudes de onda de emisión resultaron en 480 nm (⁴F₉/₂ → ⁶H₁₅/₂) y 575 nm (⁴F₉/₂ → ⁶H₁₃./₂), con emisión en luz verde – amarillo. Finalmente, los iones europio tuvieron emisión roja en la transición (⁵D₀ → ⁷F₂) a 613 nm. Además, se determinó que los vidrios con una mayor cantidad de cobre resultaron tener una emisión en azul, en las transiciones antes mencionadas. Sin embargo, al disminuir dicha concentración hasta 0.1% Cu, se obtuvo una emisión cercana al blanco en las coordenadas x = 0.31, y = 0.29 del diagrama de cromaticidad CIE, en comparación con las coordenadas de referencia, las cuales son de x = 0.33, y = 0.33. Este vidrio fue el sintetizado con una concentración de BLO: 1.5Dy, 1.0Eu, 0.1Cu.
- Síntesis y caracterización de nanopartículas de Pt y Au@Pt con planos preferenciales para la reacción de oxidación de metanol(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2024-04) Roque de la O, NoemiEl propósito de este trabajo es indagar sobre el comportamiento catalítico de las nanopartículas (NPs) de Pt, con distintas orientaciones superficiales ya que la MOR es susceptible al plano superficial de la nanopartícula en la cual se lleva a cabo ((111) < (110) < (100)); para realizar dicha modificación superficial se emplea el método poliol y se incorpora nitrato de plata (AgNO3), con la finalidad de modificar la morfología de las nanopartículas. Por otro lado, con el propósito de minimizar la cantidad de Pt empleado también fueron sintetizadas nanopartículas del tipo núcleo envolvente, donde en el núcleo se encuentra el oro (Au), y en la envolvente se deposita el platino; cabe resaltar que en este trabajo se buscó modificar los planos superficiales presentes en la envolvente de Pt. Los catalizadores arriba mencionados se soportaron en carbón Vulcan XC-72R para ser evaluados en la reacción de oxidación de metanol; los catalizadores obtenidos fueron los siguientes Pt 1/C, Pt 2/C, Au@Pt 1/C y Au@Pt 2/C, en donde cada uno contiene una cantidad diferente de plata durante las síntesis, teniendo como sistemas de referencia Pt/C y Au@Pt/C. Se utilizaron las técnicas de Difracción de Rayos X (DRX), Microscopia Electrónica de Barrido-Transmisión (STEM) y Espectroscopia Ultravioleta-Visible (Uv- Vis), para estudiar su composición y morfología. En todos los casos las NPs presentan una estructura cristalina, con distintas formas lo que indica la formación de planos preferenciales (cuando se varia cantidad del agente Ag (I) durante la síntesis). Para evaluar la actividad catalítica se emplearon las técnicas de Voltamperometría Cíclica (VC) y Cronoamperometría (CA), encontrándose que el catalizador Au@Pt 1/C presenta la respuesta más favorable para la MOR. Adicionalmente el estudio de potenciales de inversión mostro el comportamiento de las NPs en distintas regiones de barrido de potencial, observándose que el potencial de formación de los picos, así como la densidad de corriente de pico, depende considerablemente de la ventana de potencial establecida. Finalmente, con el objetivo de discernir entre los diferentes procesos que tienen lugar en la interfase electrodo/solución durante la MOR, se empleó Espectroscopia de Impedancia Electroquímica (EIS); se observó que la forma de los espectros de impedancia es función del potencial aplicado, por ello, el estudio realizado se dividió en regiones que se asocian con los distintos procesos que tienen lugar durante la reacción de oxidación de metanol. De esta caracterización, se corroboro que las NPs de Au@Pt 1/C presentan la respuesta más favorable ya que presenta menores valores de impedancia real, asociado con una menor resistencia a los procesos de transferencia electrónica, atribuyendo esto a la presencia de planos preferenciales para la oxidación de la molécula de metanol.
- Síntesis y caracterización de La₁-ₓSrₓFe₁-ᵧCoᵧO₃±δ para su aplicación como cátodo en una CCOS(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023-11) de la Huerta Hernández, Gloria ElenaEl progreso de la humanidad ha estado siempre ligado al uso y aprovechamiento de las fuentes de energía. Actualmente, las fuentes de energía usadas provocan una considerable emisión a la atmósfera de CO₂, así como de otros gases y partículas sólidas dando como resultado serios daños al medio ambiente y a la salud, esto ha llevado al desarrollo de alternativas como fuentes generadoras de energía con una producción más amigable con el medio ambiente. Entre estas alternativas, se encuentran las celdas de combustible, donde las celdas de combustible de óxidos sólidos (CCOS), se caracterizan por ser dispositivos que producen electricidad directamente de un combustible gaseoso debido a la combinación electroquímica de éste y un oxidante, las CCOS están compuestas esencialmente por dos electrodos y un electrolito. Este trabajo está enfocado en la síntesis de materiales catódicos, con una estructura tipo perovskita de doble sustitución (AA’BB’O₃) con base lantano en el sitio A y hierro en el sitio B, con fórmula general La₁-ₓSrₓFe₁-ᵧCoᵧO₃±δ, (LSFC), en dicha familia se buscó mejorar sus propiedades estructurales, morfológicas, estabilidad térmica y propiedades de transporte a partir del método de síntesis, considerando el método de sol–gel (Pechini modificado) y el método de sonosíntesis. Se encontró que el método de sonosíntesis permite obtener estructuras cristalinas con simetría cúbica, parámetro de red a= 3.9 Å, con propiedades ópticas y de transporte que presentan valores similares por ambos métodos de síntesis, mientras que el tamaño de cristal y de grano presentan un valor menor en las muestras obtenidas por sonosíntesis siendo estas una mejora respecto a las muestras sintetizadas por sol-gel, por lo que el uso de sonosíntesis es un método alternativo viable en la obtención de este tipo de materiales, con resultados adecuados para su uso como cátodo en una CCOS.