Ciencias e Ingeniería de Materiales

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  • 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 Miroslava
    La 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.
  • Eliminación de contaminantes emergentes acuosos con redes metal orgánicas de tierras raras
    (Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2025-03) Medina Ambriz, Alan Raúl
    En este trabajo de investigación se reportó el estudio de la adsorción de algunos contaminantes farmacéuticos considerados “contaminantes emergentes”. Los materiales adsorbentes empleados fueron las Ln₂MOF₃ que se sintetizaron con ligantes orgánicos BDC (ácido tereftalico) y BDC-NH₂ (ácido aminotereftalico), por su parte los centros metálicos fueron samario, europio, terbio y disprosio. La síntesis se realizó a temperatura ambiente y sin ningún solvente de toxicidad elevada, ya que solo se empleó agua y etanol. Las propiedades fisicoquímicas de las Ln₂MOF₃ como son la capacidad de adsorción, la estructura, los grupos funcionales, las áreas superficiales, las morfologías, la estabilidad térmica y propiedades luminiscentes, se analizaron utilizando espectroscopia UV-Vis, DRX, FTIR, adsorción de N₂, MEB, ATG y espectroscopia de fotoluminiscencia. Los procesos de retención de CE se realizaron a concentraciones de 100 ppm de cada fármaco propuesto (ibuprofeno, naproxeno, sulfametoxazol y ciprofloxacino) con 0.2 g de Ln₂MOF₃. Además, se compararon todas las propiedades fisicoquímicas ya mencionadas después de la adsorción de los CE para poder determinar los cambios que provocaron los fármacos en las Ln₂MOF₃. La cantidad de CE adsorbida de cada una de las MOF fue de: 38.5, 19.2, 35.0 y 36.4 % para IBU, 34.6, 31.3, 43.2 y 50.2%, para NAP, 13.4, 17.8, 11.2 y 27.5% en el caso de SMX fueron de y de 32.6, 22.4, 27.2 y 30.8% para CIP y 30.8% en las MOF: Sm₂BDC₃, Eu₂BDC₃, Tb2BDC₃, y Dy₂BDC₃ respectivamente. Los resultados del grupo BDC-NH₂ arrojaron valores para NAP de 16.1, 16.3, 16.1 y 5.8%, las adsorciones de SMX 26.4, 26.3, 26.4 y 13.5% y los resultados de CIP fueron de 20.8, 20.9, 20.7 y 4.2% para Sm₂(BDC-NH₂)₃, Eu₂(BDC-NH₂)₃, Tb₂(BDC-NH₂)₃ y Dy₂(BDC-NH₂)₃. Se logró determinar la influencia de los grupos funcionales en la capacidad de adsorción y la dependencia del radio iónico de los lantánidos en estos procesos mediante las técnicas ya antes dichas al analizar las muestras post adsorción. Adicionalmente, se realizó un estudio de equilibrio químico donde se determinaron constantes de equilibrio con los modelos: Freundlich, Langmuir, Temkin y Dubinin-Radushkevich para los CE adsorbidos en la MOF de BDC.
  • Efecto de la temperatura y el tipo de sal en la cinética de agregación de microgeles cargados de PNIPAM
    (Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2025-02-13) Aguilar Sánchez, Tania Meyalli
    Los microgeles de poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAM) cargados electrostáticamente y dispersos en agua experimentan una transición de volumen al variar la temperatura. Esta transición volumétrica también depende de la concentración y la naturaleza del electrolito presente en el medio. En esta investigación, se observa que los microgeles experimentan una disminución de su temperatura crítica inferior de solución (LCST, del inglés Lower Critical Solution Temperature) al aumentar la concentración de sales como cloruro de sodio (NaCl), fluoruro de sodio (NaF), cloruro de potasio (KCl) y cloruro de litio (LiCl). En contraste, para el tiocianato de sodio (NaSCN), la LCST depende de manera no monótona con la concentración de electrolito. La adición de sal cumple un doble papel en el caso de los microgeles cargados. Por un lado, los iones procedentes de la disociación de la sal afectan la temperatura de transición volumétrica del microgel, mientras que, por otro lado, modifican el potencial de interacción, disminuyendo la repulsión electrostática. Tanto la transición volumétrica como la reducción de repulsiones electrostáticas entre las partículas de microgel contribuyen a la desestabilización coloidal del sistema. La cinética de agregación en estos sistemas se describe mediante la ecuación de Smoluchowski en base a un kernel de agregación. A su vez, el kernel de agregación introduce parámetros que pueden ser interpretados en el marco de la teoría DLVO. Estas herramientas permiten analizar la evolución temporal de la formación de agregados en función de los factores involucrados, temperatura, naturaleza y concentración electrolítica. Los resultados obtenidos mediante esta ecuación destacan una conexión sólida entre la transición de volumen experimentada por el microgel y el fenómeno de agregación presente en estos sistemas.
  • Desarrollo y miniaturización de un sensor electroquímico para la determinación de hidrocortisona
    (Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2024-11) Ramos-Reyes, Giovanni Manuel
    La hidrocortisona, HC, es la hormona responsable de la modulación de los sistemas nervioso, inmune y metabólico, su producción depende del adecuado funcionamiento de diversas glándulas y su exceso o deficiencia promueve diversos padecimientos como hipertensión, obesidad, osteoporosis, depresión, entre muchos otros, por lo que es necesario crear métodos que permitan efectuar su determinación de manera rápida y confiable en tratamientos o diagnósticos. Es por ello, que en este trabajo se plantea efectuar su cuantificación mediante espectrofotometría UV-Vis y electroquímica, empleando para ésta última una celda electroquímica miniaturizada, diseñada, construida y funcional para tal fin. El primer capítulo de esta tesis detalla la problemática de la hidrocortisona, repercusiones de su exceso o deficiencia en la salud, así como formas actuales para efectuar un análisis cualitativo, mientras que, los antecedentes de la cuantificación de la HC que abarcan diversas metodologías, el trabajo de respaldo con el que cuenta el grupo de trabajo, así como los objetivos para hacer este proyecto de investigación se presentan en el Capítulo 2. El tercer título está enfocado en el estudio espectrofotométrico de la HC, su estabilidad química, constantes de acidez y su mecanismo de desprotonación, mientras que, siguiendo esta línea, el cuarto presenta un estudio espectrofotométrico orientado hacia la evaluación de la interacción de la HC con la β-ciclodextrina y el Dodecil Sulfato de Sodio, así como la estimación teórica de la factibilidad de la formación del complejo con el oligosacárido. El Capítulo 5, se adentra en la caracterización electroquímica de la señal de reducción de la HC en Electrodos de Pasta de Carbono, EPC, la determinación de sus parámetros electroquímicos y el mecanismo que gobierna este proceso; seguido en el sexto por la evaluación de modificaciones superficiales del EPC con óxido de grafeno, y poli-β-ciclodextrina. El Capítulo 7, introduce métodos espectrofotométricos y electroquímicos para la determinación del corticoide, resaltando los parámetros analíticos alcanzados. El octavo capítulo, se interna en el diseño, modelado y fabricación de la celda electroquímica miniaturizada, así como su desempeño, mientras que, finalmente, el noveno título se centra en la cuantificación de HC en muestras farmacéuticas.
  • 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, Estefania
    En 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).
  • Evaluación catalítica de ZSM-5 modificada con galio y zinc en la reacción de metanol a hidrocarburos (MTH)
    (Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023-12) Aguilar González, Luis Faith
    En las últimas décadas, los compuestos aromáticos ligeros, especialmente el benceno, el tolueno y el xileno (BTX), se han convertido en un tema de interés de investigación debido a ser considerados intermediarios importantes en la producción de productos químicos de alto valor añadido. Convencionalmente, la mayoría de los aromáticos se producen a partir de unidades de reformado y craqueo catalítico en refinerías causando contaminación ambiental. Dicho lo anterior, se ha despertado el interés por el desarrollo de métodos para la producción de BTX que satisfagan dicha demanda siendo la conversión catalítica de metanol a aromáticos (MTA) sobre zeolitas ácidas un proceso alternativo prometedor partiendo de materias primas más sostenible y renovables como el metanol obtenido a partir de biomasa residual, captura de CO₂, etc. En el presente trabajo se estudió la zeolita ZSM-5 modificada con Ga y Zn como catalizador en la reacción MTA (metanol a aromáticos), una vez demostrado que, la incorporación de dichas especies metálicas en la estructura de la zeolita ZSM-5 puede mejorar la acidez y la porosidad en el material, además pueden ser buenos candidatos para favorecer la capacidad de aromatización en la reacción de MTA y por lo tanto obtener una alta selectividad a la fracción BTX durante el proceso. La zeolita ZSM-5 se sintetizó por el método hidrotérmico y posteriormente se modificó por intercambio iónico con las sales respectivas para introducir el metal (Ga o Zn). Paralelamente, se realizaron análisis de caracterización de estos materiales intercambiados para conocer algunas propiedades fisicoquímicas y texturales, tales como microscopía electrónica de barrido (SEM/EDS), difracción de rayos X (XRD), fisisorción de N₂, desorción a temperatura programada (TPD) y espectroscopía infrarroja de acetonitrilo-d₃ adsorbido. Finalmente, a 450 °C y a tiempos cortos de reacción, la zeolita modificada con Ga presentó los mejores resultados de conversión completa de metanol, en tanto que la zeolita modificada con iones Zn generó mayor selectividad a la fracción BTX (benceno, tolueno y xilenos) (23.06 % mol).
  • 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, David
    En 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, Oscar
    En 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, Francisco
    Química 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 Enrique
    Los 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