Ciencias e Ingeniería de Materiales
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- Efecto de la plata (Ag1+) y el hierro (Fe3+) sobre la sorción de manganeso por zeolitas naturales modificadas(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2018-01) Rojas Pavon, Claudia XilomenZeolitas naturales mexicanas de origen sedimentario provenientes de dos yacimientos en forma de tobas: clinoptilolita y mordenita, fueron modificadas para obtenerlas en sus formas de sodio, hierro y plata con el fin de dilucidar los efectos de las especies metálicas sobre las propiedades de sorción de los materiales zeolíticos naturales para la eliminación de manganeso (Mn2+) de soluciones acuosas. La interacción entre las soluciones de manganeso y los materiales zeolíticos se llevó a cabo mediante el uso de un sistema batch. Las zeolitas naturales no modificadas y modificadas se caracterizaron por difracción de rayos-X, fisisorción de nitrógeno a 77K (superficie específica BET), microscopia electrónica de barrido (SEM) y los puntos de carga cero (PZC). Las cantidades de Fe y Ag en las tobas de clinoptilolita y mordenita son similares (4.3 ± 0.2% en peso. y 3.9 ± 0.1% en peso, respectivamente). La morfología y la estructura cristalina de ambos materiales no demostraron ningún cambio cuando el Fe o la Ag se incorporan en la red cristalina de las zeolitas; sin embargo, las características texturales y el punto de carga cero se vieron afectados por la presencia de estas especies metálicas con respecto a los materiales zeolíticos no modificados. Los datos cinéticos fueron mejor ajustados por un modelo de pseudo segundo-orden, y el modelo de Freundlich describió las isotermas. Las tobas de clinoptilolita y mordenita modificadas con la plata, removieron al manganeso de las soluciones acuosas más eficientemente, que aquéllas modificadas con el hierro o el sodio. Por lo tanto, ambos materiales zeolíticos (CLIAg y MORAg), se podrían utilizar para la eliminación del manganeso de soluciones acuosas, independientemente de sus características estructurales.
- Nanoestructuras de carbono en redes metal-orgánicas para la reducción fotocatalítica de CO2 a combustibles(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2018) Perez Soreque, GloriaEl aumento exponencial de la población mundial ha causado entre otros estragos en la naturaleza un aumento desmedido en la cantidad de gases contaminantes, entre ellos el CO2, uno de los principales gases de efecto invernadero. Es por ello que actualmente ha crecido la investigación y desarrollo de métodos que permitan disminuir o eliminar la concentración de dicho gas en la atmósfera. Por lo que, en el presente trabajo se planteó la conversión del CO2 a combustibles mediante el uso de un fotocatalizador, como los materiales compósitos basados en nanotubos de carbono incorporados a tres clases diferentes de materiales híbridos metal-orgánicos como son los MOFs Fe-BTC, MIL-101(Fe) y MIL-125 (Ti). De igual manera se estudiaron dos tipos diferentes de síntesis de los materiales compósitos, como son el método solvotermal/hidrotermal y el mecanoquímico con la finalidad de encontrar el método de síntesis óptimo y que además sea amigable con el medio ambiente. Los materiales fueron caracterizados para conocer sus propiedades tanto estructurales como fisicoquímicas, y de esta manera determinar el método de síntesis con mejores resultados en la evaluación fotocatalítica, la cual se llevó a cabo por medio de la reducción fotocatalítica del CO2, también conocida como fotosíntesis artificial. Es por lo mencionado anteriormente, que en este trabajo se abarcan las bases generales de cada uno de los materiales puros además de sus respectivos materiales compósitos con nanotubos de pared simple y múltiple; así como, la descripción del proceso ocurrido durante la reducción de CO2 y los productos obtenidos, siendo los principales metanol y etanol, analizando por medio de las caracterizaciones y la evaluación fotocatalítica cuál resultó ser el mejor material, obteniendo así que la serie de materiales del MOF Fe-BTC tiene las mejores características y resultados en esta investigación.
- Polímeros de coordinación como soporte catalítico para la síntesis de nanoestructuras de carbono y su aplicación en la adsorción de hidrógeno(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2018-07) Jurado Flores, Jose ManuelEn este trabajo se plantea la síntesis de nanotubos de carbono (NTC) por el método CVD para el almacenamiento de hidrógeno, utilizando MOFs tipo BTC y MIL-53 con diferentes composiciones de Fe, Ni y Co, éstos fueron utilizados como catalizadores y/o soportes catalíticos, además como fuente primaria de carbono. Los MOFs y NTCs sintetizados se caracterizaron por diferentes técnicas (DRX, FTIR, MEB Área BET y espectroscopia Raman), obteniendo como resultado los patrones y espectros característicos de cada muestra reportados en la literatura. Una vez sintetizados los NTCs, también se incorporaron varias modificaciones al método de síntesis para determinar las condiciones óptimas del crecimiento de los NTCs, con el fin de darles aplicación en el almacenamiento de H2. Se evaluó la adsorción de H2 a dos distintas temperaturas (-196.15 y 25°C) para obtener el calor de adsorción. La espectroscopia Raman In situ se utilizó para determinar los sitios óptimos de adsorción en los NTCs. Además, como un estudio adicional, se realizó la simulación de la estructura de la MOF Fe-BTC por medio de un estudio computacional así como la adsorción de H2 en ella.
- Degradación fotocatalítica de colorantes usando nanopartículas de titania soportadas en materiales metal-orgánicos basados en hierro(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2018-03) Garcia Martinez, Diana CarolinaLos colorantes cuando son descargados a los ríos y mares a través de las aguas residuales que produce la industria textil principalmente, representan un enorme daño al ecosistema, dado que por sí solos no son capaces de degradarse. Es necesario el desarrollo de nuevos métodos que permitan eliminar los colorantes de manera efectiva como la degradación fotocatalítica, utilizando fotocatalizadores y luz solar. Los materiales denominados redes metal-orgánicas (MOFs por sus siglas en inglés) los cuales son una nueva clase de materiales cristalinos formados por la unión de clústeres metálicos a través de ligandos orgánicos, son una buena alternativa como fotocatalizadores ya que presentan diferentes propiedades como: elevada versatilidad estructural y de composición, altas superficies específicas y volúmenes de poro, diferentes tamaños de poro, centros metálicos expuestos y flexibilidad de la estructura. En el presente trabajo se sintetizaron cinco diferentes MOFs: (MIL-53 (Fe), MIL-100 (Fe), MIL-101 (Fe), 235 (Fe) y Fe-BTC) por el método hidrotermal/solvotermal y mecanoquímico. Se sintetizaron nanopartículas de óxido de titanio (TiO2) a partir del método de sonoquímica que fueron usadas para ser incorporadas en las MOFs con el objetivo de incrementar sus propiedades fotocatalíticas en la reacción de degradación de colorantes. Los materiales sintetizados se caracterizaron utilizando diferentes técnicas analíticas tales como: difracción de Rayos -X, espectroscopia UV-Vis, Raman e IRTF y microscopia electrónica de barrido. Los materiales compositos fueron utilizados en la degradación del colorante Negro Reactivo 5, Orange II e Índigo Carmín, mostrando excelentes resultados al lograr degradar la mayor cantidad de los colorantes. A pesar de que todos los materiales presentaron excelente actividad fotocatálitica, las MOF MIL-100 (Fe) presentaron el mayor porcentaje de degradación y mayor velocidad de degradación en menor tiempo.
- Conversión fotocatalítica de CO2 a productos de valor agregado usando materiales amino nanoestructurados metal-orgánicos, NH2-Nano-MOFs(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2018-07) Acosta Zepeda, AdrianEl CO2 es el principal gas de efecto invernadero y el principal responsable del actual cambio climático, su abundancia se ha disparado en las últimas décadas como consecuencia de la quema desmedida de combustibles fósiles. La Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de EEUU (National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA) observó que la concentración de CO2 en 2015 ha aumentado 120 ppm desde la era industrial y la mitad de este aumento se produjo desde 1980, lo cual es preocupante. Actualmente, se estudian varias formas para disminuir la concentración del CO2, como la separación/almacenamiento del CO2, electroquímica, captura en aminas y catálisis. Entre éstos se encuentran los procesos fotocatalíticos los cuales son de gran interés en la comunidad científica dado que se utiliza la luz solar como fuente de excitación, la cual es inagotable y renovable. La reacción de reducción fotocatalítica de CO2 y agua permite obtener productos de valor agregado como ácido fórmico, formaldehido y combustibles limpios como el metano, metanol, etanol e hidrógeno. Por lo que, la implementación de este proceso permitiría por un lado disminuir la concentración de CO2 en la atmósfera y por otro, obtener combustibles limpios que permitirían disminuir nuestra dependencia a los combustibles fósiles. Recientemente, se ha demostrado que algunas MOFs presentan buenas propiedades como semiconductores para ser utilizados en reacciones fotocatalíticas, como en la eliminación de colorantes en aguas residuales, entre otras. En el presente trabajo se sintetizaron materiales amino nanoestructurados metalorgánicos por el método solvotérmico. También, se caracterizaron mediante diferentes técnicas analíticas con el objetivo de determinar sus propiedades texturales, morfológicas y estructurales. Finalmente, los materiales fueron evaluados en la conversión fotocatalítica de CO2 y agua a productos de valor agregado.