Síntesis de sistema Cturbo/ZnO/CuO con aplicación en degradación de colorante por fotocatálisis

Jose Manuel Riega Medina (2022, [Tesis de maestría])

La contaminación del agua por compuestos orgánicos tóxicos es un problema

que ha sido estudiado y abordado de diferentes formas. Para dar una solución a

esta problemática, se han propuestos diversos métodos y mecanismos de descontaminación.

Dentro de estos, la fotocatálisis heterogénea se presenta como una

solución amigable con el medio ambiente y de bajo costo energético. Por otro lado,

la síntesis de alótropos del carbono con fotocatalizadores, ha demostrado mejorar

la actividad de estos para fotodegradar compuestos orgánicos. Adicionalmente, el

ordenamiento turboestrático del carbono, compuesto de grafeno y grafito exfoliado,

se presenta como un material promisorio ya que tiene propiedades muy parecidas

al grafeno de pocas capas [1].

En la presente tesis se sintetizó el carbono turboestrático (Cturbo) por una variante

del método dry ice. La caracterización por Difracción de Rayos X (DRX) y espectroscopía

Raman, mostró la estructura del carbono y los defectos presentes en la red

grafítica. Con la Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) y Microscopía Electrónica

de Transmisión (MET) se observó el apilamiento turboestrático del carbono junto

con planos de grafeno y grafito exfoliado. Las propiedades texturales mostraron que

el Cturbo es un material mesoporoso con un área superficial de 634 m2/g. La prueba

de adsorción del Anaranjado de Metilo (AM) en el Cturbo determinó que el modelo

de Freundlich es el que mejor describe el tipo de adsorción entre estos. El sistema

Cturbo/ZnO/CuO se sintetizó por los métodos de calcinación y coprecipitado. La

caracterización por DRX mostró las tres fases presentes. El área superficial del sistema

aumenta con el aumento de la cantidad de Cturbo presente. En la MEB y MET

se observó las partículas de ZnO y CuO dispersas sobre el Cturbo. El ancho de banda

prohibida del sistema disminuye con el aumento de Cturbo. Las pruebas de fotocatálisis

bajo radiación ultravioleta (UV), mostraron que el Cturbo, en el sistema, aumenta

la degradación del AM en comparación a cuando se realizó la prueba solo con los

óxidos.

Este estudio presenta un nuevo método para sintetizar el ordenamiento turboestrática

del carbono y una posible aplicación de este como sustrato para mejorar las

propiedades fotocatalíticas del ZnO y CuO.

Síntesis de materiales Contaminación CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA QUÍMICA FÍSICA OTRAS OTRAS

Validation of Novel spot blotch disease resistance alleles identified in unexplored wheat (Triticum aestivum L.) germplasm lines through KASP markers

suneel kumar UTTAM KUMAR Guriqbal Singh Dhillon Amit Singh Vinod Mishra Pradeep Kumar Bhati Saikat Das Ramesh Chand Kuldeep Singh Sundeep Kumar (2022, [Artículo])

Spot Blotch Genome-Wide Association Study Marker Trait Association KASP Markers Kompetitive Allele Specific PCR CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA TRITICUM AESTIVUM MATERIAL TRANSFER AGREEMENTS MARKER-ASSISTED SELECTION DISEASE RESISTANCE WHEAT

Thermal and mechanical properties of PLA-based multiscale cellulosic biocomposites

MIGUEL ANGEL RUZ CRUZ Pedro Jesús Herrera Franco Emmanuel Alejandro Flores Johnson MARIA VERONICA MORENO CHULIM LUCIANO MIGUEL GALERA MANZANO Alex Valadez González (2022, [Artículo])

In this work polylactic acid (PLA) based multiscale cellulosic biocomposites were prepared with the aim to evaluate the effect of the incorporation of cellulose nanocrystals (CNCs) on the PLA biocomposites reinforced with cellulose microfibers (MFCs). For this, PLA composite materials reinforced with both MFCs and with a combination of MFCs and CNCs were prepared, while keeping the content of cellulosic reinforcements constant. The thermal and mechanical properties of these multiscale PLA biocomposites were characterized by thermogravimetry (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), flexural mechanical and, dynamic mechanical (DMA) tests. Likewise, they were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM). The results show that the replacement of MFCs by CNCs in the 1–5% range appreciably modifies the thermal and mechanical properties of multiscale compounds. For example, they increase the thermal stability of the materials, modify the PLA crystallization process and play the role of adhesion promoters since the mechanical properties in flexure increase in the order of 40% and the storage modulus increases in the order of 35% at room temperature. Also, the addition of CNCs increases the relaxation temperature of the material from 50 to 60 °C, thereby expanding the temperature range for its use. © 2022 The Author(s)

MULTISCALE BIOCOMPOSITES CELLULOSE MICROFIBER CELLULOSE NANOCRYSTALS HIERARCHICAL STRUCTURE PROPERTIES INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE MATERIALES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Estudio y caracterización del Sargazo para uso y disposición

David Quiroz Cardoza (2022, [Tesis de maestría])

El masivo arribo de sargazo a las costas es un problema de carácter social,

ambiental y económico. Por tal motivo, el objetivo de este trabajo es evaluar los

productos obtenidos de la digestión anaerobia (DA) del sargazo para su

valorización desde la perspectiva circular para el uso del material no digerido

(Digestato) como mejoradores de suelos.

Bajo las consideraciones teóricas, establecidas por el cálculo del potencial de

metanización (BPM), se establecieron las relaciones C/N 15, 20 y 30 que

favorecían la digestión del sustrato en el desarrollo experimental. Además de

considerar tres tamaños de partícula, 5, 2 y 0.6 mm, para su fermentación. El

tamaño de partícula de 2 mm, mostró mejores resultados experimentales en la

generación de biogás produciendo hasta 1763 cm3

/gSV de biogás y hasta 1401.03

mL de CH4, mientras que la evaluación del potencial bioquímico de metano (PBM)

experimental alcanzo un acumulado de 92.62 mL CH4/gSV en 35 días de

tratamiento. De acuerdo con estos resultados es posible el obtener biogás de la

DA del sargazo con una composición de metano aceptable para su valorización.

La alta concentración del sulfuro de hidrogeno en el biogás, de hasta 15,721.66

mg/L al inicio de la digestión anaerobia, aun cuando disminuye con el tiempo hace

obligatorio el pretratamiento para reducir esta concentración según su aplicación.

El digestato obtenido luego de la DA tiene los nutrientes para ser valorizado como

un mejorador de suelos según la NTEA-006-SMA-2006. Sin embargo, existe la

limitante debido a que sobrepasa los niveles permisibles de metales pesados

como arsénico 5 mg/Kg, encontrando en los digestatos evaluados valores desde

los 19 mg/Kg hasta los 30 mg/Kg de arsénico. Además en las pruebas de

germinación para la partícula de 2 mm se muestran índices que indican una

toxicidad de moderada a baja en concentraciones entre el 60 y 100% de digestato

puro, indicando que el digestato influye en los procesos de germinación.

El cálculo de huella de carbono, concluye que el impacto causado de implementar

o no la DA como tecnología para el aprovechamiento del sargazo de las playas

mexicanas se le atribuye un 66.18% a la recolección y transporte, dejando un

33.82% restante relacionado a la digestión anaerobia.

Caracterización de materiales Sargazo INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA DEL MEDIO AMBIENTE OTRAS OTRAS

Elaboración y caracterización fisicoquímica de una película polimérica a partir de colágena marina y PLA

VANESSA CAROLINA PAT CETINA (2023, [Tesis de maestría])

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Elaboración de andamios electrohilados a base de colágena marina y ácido hialurónico con potencial aplicación en la ingeniería tisular

JOSE LUIS QUIJANO MENDOZA (2023, [Tesis de maestría])

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Obtención de materiales nanocompuestos semiconductorsemiconductor para producción de hidrógeno por fotocatálisis heterogénea

Obtaining semiconductor-semiconductor nanocomposite materials for hydrogen production by heterogeneous photocatalysis

Yilmair Rodríguez Santillán (2023, [Tesis de maestría])

La producción de hidrógeno mediante fotocatálisis heterogénea a través del fotorreformado de metanol ha surgido como una estrategia para abordar los desafíos energéticos y ambientales actuales. Este proceso combina la conversión de una mezcla metanol/agua, con la eficiencia de la fotocatálisis para generar hidrógeno limpio y renovable. Uno de los factores más importantes en el proceso de la fotocatálisis heterogénea, es la capacidad que presenta un semiconductor para absorber luz con energía dentro del rango del espectro visible. El g-C3N4 es uno de los materiales más estudiados recientemente para la producción de hidrógeno, ya que presenta una banda prohibida de 2.7 eV, aparte de una alta estabilidad química y térmica, así como un bajo costo de producción. Sin embargo, el g-C3N4 tiene limitaciones en su eficiencia debido a la rápida recombinación del par electrón/hueco (e- /h+), lo que reduce la tasa de producción de H2. Para superar esta limitación se suelen hacer modificaciones por medio de dopantes o formando uniones con otros semiconductores, como las que se hicieron en este trabajo. El nanocompuesto que se utilizó para la producción de H2 mediante el fotorreformado de metanol es el Pt/MnCo2S4/B-g-C3N4 que consiste en una estructura formada por nitruro de carbono grafítico dopado con boro (B-g-C3N4), sulfuro de manganeso-cobalto (MnCo2S4) y platino (Pt). El B-g-C3N4 actúa como el fotocatalizador clave en la reacción de producción de H2 ya que cuenta con una estructura de banda electrónica adecuada que le permite absorber luz solar y generar pares (e-/h+) para activar la reacción. El MnCo2S4 se empleó para favorecer la separación y migración de los portadores de carga. El papel del Pt fue el de acelerar la reacción de reducción para la formación de la molécula de H2. La serie de fotocatalizadores de Pt/MnCo2S4/B-g-C3N4 que fueron sintetizados, demostraron una alta estabilidad y actividad fotocatalítica en la producción de hidrógeno a partir del fotorreformado de metanol/agua, tanto en condiciones con luz UV como en condiciones con luz visible, permitiendo alcanzar una producción de 947.9 μmol g-1 h-1 y 716.4 μmol g-1 h- respectivamente.

Hydrogen production through heterogeneous photocatalysis via methanol photoreforming has emerged as a strategy to address current energy and environmental challenges. This process combines the conversion of a methanol/water mixture with the efficiency of photocatalyst to generate clean and renewable hydrogen. One of the most crucial factors in the heterogeneous photocatalysis process is the semiconductor's ability to absorb light within the visible spectrum energy range. Recently, g-C3N4 has been extensively studied for hydrogen production due to its 2.7 eV bandgap, high chemical and thermal stability, and low production cost. However, g-C3N4 has limitations in its efficiency due to the rapid recombination of electron/hole pairs (e-/h+), which reduces the H2 production rate. To overcome this limitation, modifications are often made through dopants or forming junctions with other semiconductors, as is done in this study. The nanocomposite used for hydrogen production via methanol photoreforming is Pt/MnCo2S4/B-g-C3N4, which consists of a structure composed of borondoped graphitic carbon nitride (B-g-C3N4), manganese-cobalt sulfide (MnCo2S4) and platinum (Pt). B-gC3N4 acts as the critical photocatalyst in the H2 production reaction. It possesses an appropriate electronic band structure that absorbs solar light and generates electron-hole pairs (e-/h+) to activate the reaction. MnCo2S4 was used to promote the separation and migration of charge carriers. The role of Pt is to accelerate the reduction reaction to form H2 molecules. The series of synthesized Pt/MnCo2S4/B-g-C3N4 photocatalysts demonstrated high stability and photocatalytic activity in hydrogen production via methanol/water photoreforming, both under UV and visible light conditions, achieving a production rate of 947.9 μmol g-1 h-1 and 716.4 μmol g-1 h-1, respectively.

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Ensamble de aerogeles e hidrogeles a partir de óxido de grafeno reducido (rGO)

Assembly of reduced graphene oxide hydrogels and aerogels (rGO)

Deiby Jael Espinoza Hernández (2023, [Tesis de maestría])

En los últimos años se ha propuesto diseñar, ensamblar y evaluar materiales a base de nanoestructuras, buscándole conferir las propiedades de los nanomateriales al material macroscópico final. Para lograr obtener este tipo de material macroscópico 3D, es necesario ensamblar nanoestructuras a manera de “ladrillos” (bloques constructores) con ciertas propiedades deseadas, en un cierto tipo de arreglo 3D (arquitectura) requerido. En particular, el grafeno es un candidato ideal para la obtención de este tipo de arreglos, dada su elevada área superficial, así como sus propiedades físicas y químicas. En el presente trabajo, se han obtenido hidrogeles y aerogeles con grafeno, como dos tipos de ensamblajes macroscópicos tridimensionales (3D); se han evaluado sus propiedades y se ha propuesto los mecanismos a nivel molecular de sus metodologías de ensamblaje. Es importante resaltar la propuesta realizada, para conferirle propiedades hidrofílicas al óxido de grafeno reducido (OGr), lo cual abre las puertas y permite la obtención de estos dos tipos de arreglos (hidrogel y aerogel). En particular, el ensamble de óxido de grafeno reducido (OGr) en hidrogeles de alginato cargados con OGr-PDDA lograron absorber hasta más de veinte veces su peso en agua. Por su parte, los aerogeles a base de OGr resultaron en materiales con bajas densidades (11 veces la densidad del aire) y resistencia a la compresión con una marcada tendencia a mejorar su flexibilidad y cantidad de peso soportado antes del colapso, como función de la temperatura del tratamiento térmico aplicado. Más aún, los aerogeles pudieron absorber selectivamente manchas de aceite de maíz presentes en medio acuoso, logrando absorber y retener hasta 200 μL de aceite por mg de aerogel.

In recent years, it has been proposed to design, assemble and evaluate materials based in nanostructures, seeking to give the final macroscopic material properties from the nanomaterials. In order to obtain this type of macroscopic 3D material based on nanostructures, it is necessary to assemble nanostructures as "bricks" (building blocks) with certain desired properties in a certain type of 3D arrangement (architecture) that is desired. In particular, graphene is an ideal candidate for obtaining this type of arrays, due to its high surface area, as well as its physical and chemical properties. In the present work, hydrogels and aerogels have been obtained from graphene as two types of three-dimensional (3D) macroscopic assemblies; their properties have been evaluated and their assembly mechanisms at the molecular level have been proposed. It is important to highlight the proposal made here, to confer hydrophilic properties to reduced graphene oxide (rGO), which allows obtaining these two types of arrangements (hydrogel and aerogel). Specifically, the assembly of reduced graphene oxide (rGO) in alginate hydrogels by loading it with rGO-PDDA were able to absorb more than a ten times their weight in wáter. For the rGO-based aerogels they turned out as materials with low densities (~7 times the air density) and resistance to compression with a tendency to improve its flexibility and amount of weight supported before collapsing, as function of the heat treatment temperature applied. Moreover, the aerogels were able to absorb selectively corn oil present in aqueous media, being able to absorb and retain even 200 μL of oil per mg of aerogel.

OGr, PDDA, Aerogeles, Hidrogeles rGO, PDDA, Aerogels, Hydrogels INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE MATERIALES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Multifunctional properties of carbon nanotube yarns and their use for damage sensing in fiber reinforced polymer composites

CESAR ANTONIO PEREZ ARANDA (2024, [Tesis de doctorado])

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First-principles calculations focused on the study of MXenes with potential applications in energy storage devices

First-principles calculations focused on the study of MXenes with potential applications in energy storage devices

Victor Hugo Medina Macias (2023, [Tesis de maestría])

First-principles studies of Ti/Ta-based ordered alloy MXenes have demonstrated their viability as anode material in Li-ion batteries due to their promising electrochemical properties. However, the influence of surface functional groups on the atomic-scale lithiation processes remains unknown. In this thesis, we employ first-principles density functional theory (DFT) calculations to investigate the thermodynamic stability, structural characteristics, and electrochemical properties of O-, F-, Cl-, and OH-functionalized Ti2Ta2C3 ordered alloy MXenes during Li intercalation. Our calculations reveal surface functionalization with O, F, Cl, and OH is thermodynamically stable, indicating their viability as functional groups. Also, we identify the H3 high symmetry site as the most favorable configuration for Li intercalation. To evaluate electrochemical performance, electrochemical characterization is carried out employing open circuit voltage (OCV) curves. Our findings demonstrate changes in storage capacities depending on the functional group, with O-functionalized MXenes exhibiting larger storage capacities in contrast to other functional groups in Ti2Ta2C3 MXene anode materials. The theoretical single-layer gravimetric storage capacities for O-, F-, and Cl-functionalized Ti2Ta2C3 MXene anodes are 91.77, 52.38, and 24.21 mAh/g, respectively. OH-functionalized MXenes failed to show thermodynamic stability during lithiation and favored Li cluster formation over an intercalation process. These results show how functional groups affect the potential performance of Ti2Ta2C3 MXene materials in energy storage applications and provide insights for correctly selecting the functional group of the host material.

Mediante cálculos de primeros principios se ha demostrado la viabilidad del MXene formado por la aleación ordenada Ti/Ta como material anódico en baterias de iones de litio, esto debido a sus propiedades electroquímicas prometedoras. Sin embargo, la influencia de los grupos funcionales superficiales en el proceso atómico de litiación permanecen desconocidos. En esta tésis, empleamos cálculos de primeros principios basados en la Teoría del Functional de la Densidad (DFT) para investigar la estabilidad termodinámica, las características estructurales y las propiedades electroquímicas del MXene de aleación ordenada Ti2Ta2C3 funcionalizado con grupos O, F, Cl y OH, durante el proceso de intercalación de iones de litio. Nuestros cálculos demuestran la estabilidad termodinámica de la funcionalización superficial con grupos O, F, Cl y OH, indicando su viabilidad como grupos funcionales. Adicionalmente, identificamos el sitio de alta simetría H3 como la configuración más estable para la intercalación de Li. Para evaluar el rendimiento electroquímico, se realizó la caracterización electroquímica empleando curvas de voltage de circuito abierto (OCV). Nuestros hallazgos demuestran cambios en la capacidad de almacenamiento dependiendo del grupo funcional, siendo el MXene funcionalizado con oxígenos el que exhibe mayores capacidades de almacenamiento en contrastre con los otros grupos funcionales presentes en el MXene Ti2Ta2C3. Las capacidades gravimétricas de almacenamiento para los ánodos de Ti2Ta2C3 de una sola capa funcionalizados con O, F y Cl son 91.77, 52.38 y 24.21 mAh/g, respectivamente. Los MXenes funzionalizados con grupos OH no mostraron estabilidad termodinámica durante el proceso de litiación y favorecieron la formación de clusters de Li en su lugar. Estos resultados demuestran cómo los grupos funcionales cambian el rendimiento potencial de MXenes de Ti2Ta2C3 en aplicaciones de almacenamiento de energía y proporciona información para seleccionar correctamente el grupo funcional del material base.

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