Ciencias e Ingeniería de Materiales
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- Evaluación electroquímica para la oxidación de ácido fórmico catalizada por nanopartículas paladio y paladioplata soportadas en polipirrol obtenidas a partir de un disolvente eutéctico profundo(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2026-02) Ávalos Huarte, EmmanuelEl objetivo general de esta investigación es evaluar la cinética de nucleación y crecimiento de las NP's de Pd y Pd-Ag soportadas en PPy, obtenidas a partir de sus iones contenidos en los disolventes eutécticos profundos Reline y Ethaline y su actividad másica para la reacción de oxidación de ácido fórmico con el propósito de proponer un electrocatalizador con futuras aplicaciones como sostenible, económico, eficiente y duradero sintetizado por medios electroquímicos para la construcción de una DFAFC. Los objetivos específicos del trabajo son los siguientes: 1) Analizar los modelos de nucleación y crecimiento electroquímico reportados en la literatura para la formación de nuevas fases (cúmulos metálicos o polímeros conductores) para describir la cinética de los electrodepósitos. 2) Producir la electrosíntesis de PPy en Reline por medio de técnicas electroquímicas: CV y CA sobre un electrodo de carbono vítreo usando DES para su posterior uso como soporte. 3) Identificar parámetros de la electrodeposición de las NP's de Pd y Pd-Ag obtenidas en Reline y Ethaline sobre un electrodo de carbono vítreo en función del potencial impuesto y tiempo. 4. Evaluar la síntesis electroquímica de NPs de Pd y Pd-Ag soportadas en PPy en Reline por medio de CA variando el potencial aplicado y tiempo en ácido fórmico. 5) Analizar los electrodepósitos de NP's Pd y Pd-Ag soportadas en PPy a través de técnicas SEM-EDX, XRD, XPS y RAMAN para obtener información sobre sus propiedades. 6. Evaluar la actividad electrocatalítica de las NP's de Pd y Pd-Ag soportadas en PPy en medio ácido empleado la actividad másica obtenida para la ROAF. 7) Evaluar las variaciones en las características morfológicas, eléctricas y electrocatalíticas del PPy y NP's bajo Convección Forzada en DES para la ROAF.
- Modulación de la banda prohibida y de la termoestabilidad en los materiales HKUST-1 y MOF-74 a través de la infiltración de moléculas orgánicas en los poros y sitios metálicos de los materiales(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2026-02) Alfonso Herrera, Luis ÁngelEsta investigación se centra en el estudio de la infiltración molecular en polímeros de coordinación en redes metal-orgánicas (Metal-Organic Frameworks, MOFs) del tipo HKUST-1 y MOF-74(Cu). A través de la interacción entre una matriz, que en este caso es la MOF, con una molécula huésped, para generar nuevos materiales compósitos de tipo huésped@MOF. Las moléculas huésped seleccionadas fueron: solventes residuales de la metodología de síntesis (agua/DMF), quercetina, curcumina, antraquinonas (quinizarina, antrarufina, alizarina) y ácido piren borónico. La infiltración de moléculas fue propuesta para ser realizada a través de dos vías: síntesis one-pot e infiltración post-síntesis. No obstante, dado la mayor eficiencia del proceso one-pot, este enfoque fue estudiado en mayor profundidad. Se determinó la banda prohibida de los compósitos mediante espectroscopía UV-Vis en estado sólido, empleando para ello los gráficos de Tauc. Dado que, en estudios preliminares de infiltración de quercetina, HKUST-1 presentó una mayor modulación de la banda prohibida, se decidió explorar la infiltración del resto de las moléculas propuestas únicamente en este material. Notablemente, muchos de estos compósitos presentaron una modulación de la banda prohibida superior a 2 eV, lo cual es sobresaliente incluso al comparar estos resultados con los generados dentro de la bibliografía más reciente. En conclusión, la estrategia propuesta de modulación de la banda prohibida fue desarrollada de manera exitosa, obteniéndose materiales sobresalientes entre los reportados en la bibliografía científica más reciente. Se profundizó en el desarrollo de correlaciones estructura-propiedad para explicar los resultados obtenidos, permitiendo el desarrollo de estrategias eficaces para la creación de materiales huésped@MOF con banda prohibida modulable. Además, se evaluaron los materiales en aplicaciones prácticas, aumentando la comprensión del comportamiento de sistemas tipo huésped@MOF, tanto sus beneficios, como retos a superar en futuros trabajos.
- Estudio del efecto de flavonoides encapsulados en una red metal orgánica de magnesio sobre el estrés oxidativo celular(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2025-12-08) Mora Vargas, Etnia ValeriaLa presente idónea comunicación de resultados de la Maestría en Ciencias e Ingeniería de Materiales se centra en el estudio del efecto de flavonoides encapsulados en una red metal orgánica de magnesio (MOF-Mg) sobre el estrés oxidativo celular. El estrés oxidativo surge del aumento de especies reactivas de oxígeno (ROS), lo que conduce a daños en biomoléculas y contribuye al desarrollo de diversas enfermedades, como las cardiovasculares, el cáncer y las neurodegenerativas. Los flavonoides (Flv), específicamente la quercetina (Quer) y la catequina (Cat), son compuestos polifenólicos conocidos por su capacidad antioxidante, pero su eficacia terapéutica por vía oral está limitada por su baja estabilidad y biodisponibilidad. Para superar estos desafíos, se propuso el uso de una MOF a base de magnesio como excipiente, bajo la hipótesis de que esta red metal orgánica aumentaría la estabilidad de los flavonoides y permitiría una liberación gradual, mejorando así su absorción en el organismo y su efecto protector. El magnesio (Mg) es un metal alcalinotérreo biodisponible esencial en más de 300 procesos enzimáticos y funciones vitales. La metodología incluyó la síntesis de la MOF-Mg (MOF-74) y la preparación de los complejos Flv-Mg, además de la adsorción de Quer y Cat en la red. La caracterización estructural y funcional se realizó mediante DRX, FTIR, DLS, MET y RMN. La capacidad máxima de adsorción obtenida fue de 9.60 mg de Quer y 20.5 mg de Cat por cada 100 mg de MOF. Los ensayos de liberación de Flv se llevaron a cabo en PBS (pH 7.4) a 37 °C. La cinética de liberación se ajustó mejor al modelo de Korsmeyer-Peppas (R² = 0.9225 para Quer), con un exponente de liberación (n ≤ 0.5) que indica un mecanismo controlado por difusión gradual a través de los poros de la MOF. Finalmente, la evaluación citotóxica en la línea celular HeLa demostró una alta biocompatibilidad de la MOF-Mg. Después de 72 h de incubación, los materiales MOF-Mg/Quer y MOF-Mg/Cat mostraron porcentajes de proliferación ligeramente mayores al 100% (107.90 % y 117.84 % respectivamente). Estos resultados sugieren que la formulación basada en MOF-Mg logra una liberación prolongada de los flavonoides, lo que puede aumentar su efecto protector antioxidante y su viabilidad celular.
- Efecto de los parámetros del proceso de soldadura en estado sólido (Friction stir welding) sobre la microestructura y las propiedades mecánicas de aleaciones base Cu(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2025-07-31) Flores Sánchez, DanielEn el presente trabajo se realizó la fabricación de una aleación Cu-9Al-3Ag de forma sencilla mediante un proceso de moldeo en verde. Después del dimensionamiento y corte longitudinal, las muestras fueron sometidas a tratamientos térmicos de temple, normalización y recocido, para ejercer transformaciones de fase que, a su vez, ayudarían a esclarecer la influencia de las fases presentes en las propiedades mecánicas, como la dureza, así como el comportamiento ante un medio corrosivo comúnmente conocido como salmuera (NaCl). Los resultados obtenidos revelan un aumento de la dureza (evaluada a través de HRB) y (microdureza HV) en la muestra templada y recocida, así como una mejor resistencia a la corrosión. La caracterización se realizó mediante microscopía óptica, Microscopía Electrónica de Barrido (MEB), Espectroscopía de Energía Dispersiva (EDS), ensayos de polarización potenciodinámica y espectroscopía de impedancia electroquímica. Por último, las muestras de la aleación fabricada fueron sometidas a un proceso de soldadura por fricción agitación empleando velocidades de rotación de 2000 rpm y velocidad de avance de 1 mm·min-1. Una vez obtenidos los cordones, estos se sometieron a ensayos de tensión para determinar su resistencia a dicha prueba.
- Preparación y caracterización de recubrimientos a base de pintura electrostática modificados con nanopartículas de TiO₂(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2025-05-28) Reyes Rodríguez, DiegoLa pintura electrostática ha ganado terreno principalmente en la industria automotriz debido al acabado que este ofrece. Sin embargo, el tiempo de vida útil se ve afectado por factores externos como condiciones ambientales, principalmente rayos UV, que provocan una degradación considerable de la pintura. Por ello la incorporación de materiales nanoestructurados que ofrezcan una mayor durabilidad de los recubrimientos resulta de interés científico y tecnológico. Es por ello que la incorporación de TiO₂ nanoestructurado a la pintura electrostática obtenidos por el método sol-gel en conjunto con la técnica de aplicación son de suma importancia para el mejoramiento y aplicación comercial en la pintura automotriz.
- Óxido de cobre entintado con colorante obtenido del hongo lactarius índigo para la producción de energía(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2023-06) Bautista Castañeda, AbigailEn el presente trabajo se reportan los resultados obtenidos de realizar una serie de caracterizaciones a un electrodepósito de cobre sobre óxido de estaño dopado con indio (ITO), entintado con colorante natural extraído del hongo lactarius indigo, para su uso en celdas solares tipo Gratzel. Comenzando desde la parte electroquímica del depósito, que se refiere a las técnicas de voltamperometría cíclica y cronoamperometría, para lo cual se utilizó un electrolito compuesto de 0.1 M ácido nítrico (HNO₃) y 0.5 M sulfato de cobre (CuSO₄), esta solución se preparó para los depósitos de cobre sobre el ITO. Para la parte de voltamperometría cíclica se realizaron a diferentes velocidades de barrido obteniendo así la zona de reducción que es la zona para realizar el depósito entre los potenciales de –100 a –500 mV, de los cuales se tomaron intervalos de 20 en 20 mV para realizar la cronoamperometría partiendo de los –200 mV hasta llegar a los –500 mV. Después, se realizó el depósito a –440 mV, una vez obtenidos los depósitos se lavaron con agua desionizada y se sometieron a tratamiento térmico de 30 min a 100 °C. En cuanto a la obtención del colorante del hongo Lactarius Indigo se obtuvo por medio de maceración, en cuanto se obtuvieron los hongos se deshidrataron al sol, una vez completamente seco se guardaron en envases de vidrio lejos de la luz, posteriormente los hongos se trituraron con 20 ml de etanol hasta obtener un líquido, se vacío el líquido haciéndolo pasar por un filtro de fibra de vidrio de 10 μm, una vez obtenido el filtrado se colocó en un frasco color ámbar y se guardó en el refrigerador a una temperatura de 5 °C aproximadamente y se guardó así hasta su uso. Para el entintado lo que se realizó fue verter en una caja Petri colorante hasta cubrir el ITO una vez realizado esto se procedió a sellar la caja Petri y meterla en el refrigerador para el entintado, los tiempos se estimaron a partir de los 30 min hasta 8 horas. Una vez obtenidos los depósitos entintados se le realizaron caracterizaciones la inicial fue obtener ultravioleta-visible (UV-vis) del colorante puro, y posterior se les realizó la misma prueba al óxido entintado. La espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) también fue realizada a las muestras, infrarrojo transformada de Fourier (FTIR) y microscopia electrónica de barrido (SEM), para caracterizar las propiedades del material para su aplicación, adicional se obtuvieron los valores del band gap para las películas de óxido de cobre. De lo anterior se obtuvo que el colorante ayuda a aumentar la absorción de luz y disminuye el valor del band gap, el infrarrojo muestra la presencia de óxido de cobre y el colorante el cual tiene presencia de grupos O-H, C=C y C=O, lo que indica que el colorante si pertenece al grupo de carotenoides. El SEM mostró un depósito uniforme con partículas esféricas en su mayoría, así como la presencia del colorante haciendo las muestras más brillosas, y en cuanto a la EIS muestra que en cuanto más colorante tenga la muestra la resistencia a la transferencia de carga es menor.
- 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.
- Estudio de la naturaleza química de los depósitos formados en el ánodo de un reactor tipo cilindro rotatorio (RCE) durante la electroseparación de plata contenida en soluciones sintéticas de tiosulfato(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2025-06-18) González Pérez, AdrianaMéxico es actualmente uno de los principales productores de plata en el mundo, por lo que es de interés entender y mejorar sus procesos de extracción. El proceso de lixiviación por cianuración para la extracción de plata ha sido el más utilizado desde hace más de 150 años en la industria; sin embargo, la complejidad de los minerales y la toxicidad del cianuro han motivado la búsqueda de otros sistemas químicos alternativos capaces de reemplazar este reactivo. La solución de cobre-tiosulfato en medio amoniacal con EDTA ha sido planteada como alternativa al uso del cianuro, sin embargo, la etapa de separación basada en la cementación genera nuevas especies químicas y presenta bajas eficiencias, aumentando los costos de operación. Por otro lado, la electrodeposición como método de separación evita la adición de nuevas especies químicas, siendo eficiente para altas concentraciones de plata y reduciendo los costos de operación en comparación con otros métodos. En el presente trabajo, se realizó una especiación termodinámica donde se evidenció la sensibilidad del sistema cobre tiosulfato en solución amoniacal, se determinó la cercanía de los potenciales de reducción de plata y cobre; además se reconoció la reducción de plata en solución a plata metálica en la zona anódica del sistema. Así mismo, se confirma la existencia de procesos de oxidación asociados al tiosulfato con el estudio de microelectrólisis. Es importante destacar que se utilizó un reactor de cilindro rotatorio hueco para la recuperación selectiva de plata provenientes de soluciones sintéticas de tiosulfato. Los experimentos fueron llevados a cabo imponiendo un potencial de -258 mV vs NHE en el cátodo, al finalizar la prueba se observaron depósitos formados en las superficies del ánodo y del cátodo, en los que se identificó la presencia de plata y cobre. A su vez, se estableció la existencia de una reacción química acoplada a la reacción electroquímica y el aporte de esta al proceso de separación del metal de interés. Por último, en la cinética de reducción de plata durante la electrólisis se ajustó a un modelo cinético de cristalización Johnson-Mehl-Avrami (JMA) con una k= 0.0633 1/min.
- Comportamiento dinámico de partículas catalíticas autopropulsadas(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2025) Gálvez Martínez, ErickDurante los últimos años se ha visto un desarrollo notable en el estudio de los coloides activos, es decir, auotimpulsados debido a su capacidad de transformar la energía disponible de su entorno en movimiento autónomo, lo cual ha traído nuevas oportunidades de investigación en campos como la materia blanda y nuevos materiales. Estos sistemas, también llamados micromotores, cuentan con un alto potencial para aplicaciones en el transporte de medicamentos, la eliminación de contaminantes del agua, entre muchas otras aplicaciones. Para producir movimiento, es necesario romper la simetría de los coloides activos. El ejemplo más sencillo de partículas con anisotropía son las partículas “Janus”. La cobertura parcial que poseen permite la combinación de propiedades físicas y químicas diferentes en la misma partícula. La mayoría de los métodos de fabricación siguen siendo los convencionales, en los cuales, para lograr la asimetría, uno de los hemisferios es recubierto con una capa metálica delgada. Sin embargo, estos procesos tienden a producir cantidades muy pequeñas de partículas por lote, típicamente solo unos pocos miligramos, lo que restringe su escalabilidad. Un enfoque más escalable es la deposición de nanopartículas metálicas en uno de los hemisferios, lo cual duplica la cantidad de partículas fabricadas por lote con respecto a los métodos convencionales. Con el objetivo de desarrollar un método de síntesis que permita obtener una gran cantidad de partículas, en este trabajo se reporta la fabricación de partículas Janus activas recubiertas con nanopartículas de platino, cuya superficie favorece la descomposición del peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno, brindándole así autopropulsión a la partícula. Se prestó especial atención a la optimización de la síntesis de las nanopartículas para lograr una buena deposición sobre las partículas Janus. Una vez obtenidas, se estudió su dinámica a diferentes concentraciones de peróxido de hidrógeno.
- 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 MeyalliLos 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.