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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.
MXene, MXene de aleación ordenada, Bateria de Li-ion, Material anódico MXene, ordered alloy MXene, Li-ion battery, Anode material INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE MATERIALES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
Mariela de Jesús Franco Gallegos (2023, [Tesis de maestría])
Los catalizadores basados en nanopartículas de oro han generado gran interés, gracias a su capacidad de ser selectivos en la promoción de reacciones específicas o en la producción de productos deseados, minimizando la formación de productos secundarios no deseados; sus propiedades electrónicas únicas; y su utilización bajo condiciones ambientales. Sin embargo, la desventaja principal de los catalizadores de oro es la sinterización de las nanopartículas debido a su baja temperatura de fusión, lo que provoca la pérdida de actividad catalítica y la desactivación del catalizador. Una de lassoluciones que ofrece el uso de la nanociencia y la nanotecnología es la utilización de soportes nanoestructurados que den mejor estabilidad a las nanopartículas y las protejan de la desactivación. En este trabajo se sintetizaron catalizadores basados en nanopartículas de oro soportados y encapsulados en alúmina macroporosa, por un método de impregnación húmeda asistida por ultrasonido; un método sencillo, rápido y ecológico. El desempeño catalítico de materiales sintetizados se analizó mediante espectroscopía UV-Visible in-situ en la reducción de 4-Nitrofenol a 4-Aminofenol. Así mismo, se presentan las caracterizaciones por TEM, SEM, FT-IR, espectroscopía UV-Visible, y XRD de catalizadores obtenidos. Se obtuvieron catalizadores altamente activos con alto rendimiento gracias al uso de un soporte nanoestructurado.
Catalysts -based on gold nanoparticles have recently gained interest due to their ability to selectively promote specific catalytic reactions or produce desired products, while minimizing the formation of unwanted byproducts, their unique electronic properties, and their utilization under ambient conditions. However, the main drawback of gold catalysts is the sintering of nanoparticles due to their low melting temperature, which leads to loss of catalytic activity and catalyst deactivation. One of the solutions offered by nanoscience and nanotechnology is the use of nanostructured supports that provide better stability to the nanoparticles and protect them from deactivation. In this work, gold nanoparticle-based catalysts supported and encapsulated in macroporous alumina were synthesized using a simple, fast, and eco-friendly method of ultrasound-assisted wet impregnation. The catalytic performance of synthetized materials was evaluated by in-situ UV-Visible spectroscopy in the reduction of 4-Nitrophenol to 4-Aminophenol. In addition, their characterization by TEM, SEM, FT-IR, UV Visible spectroscopy and XRD are presented. Highly active catalysts with high performance were obtained thanks to the use of a nanostructured supports.
nanopartículas de oro, alúmina macroporosa, impregnación, reducción 4-NF gold nanoparticles, macroporous alumina, impregnation, 4-NF reduction INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE MATERIALES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
Glory Valentine Umoh (2022, [Tesis de doctorado])
Multiferroic characteristics of BiMnO3 thin films offer great prospects to explore, either
in terms of ferroelectricity, ferromagnetism, or ferroelasticity. Ferroelectric and
ferromagnetic materials can be used in data storage due to their electrical and magnetic
properties. Ferroelastic can find its application in microelectromechanical systems
devices. This dissertation focused on the synthesis, characterization, and improvement of
the multiferroic properties of polycrystalline BiMnO3 thin films as well as the elaboration
influence of Cu on the magnetism of BiMnO3 thin films. BiMnO3 films were grown on
three different substrates, Si (001), Pt-buffered Si (001), Nb-doped SrTiO3 (100), and also
doped with different amounts of Cu. The films were characterized using techniques such
as X-Ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), HRTEM
observations, by energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), atomic force microscopy
(AFM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Raman spectroscopy, Visible-near-IR
spectroscopy (Vis-NIR), electron energy loss spectrometer (EELS), nanoindenter,
superconductor quantum interference device (SQUID) magnetometer, and finally, the
polarization-electric field (P-E) hysteresis loops of the BiMnO3 thin films were conducted
at 200 and 300 K. There are several studies on the growth of thin films, however, they are
not clear and in some cases contradictory, therefore, different parameters were controlled
during the deposition in terms of working pressure, RF power, substrate, deposition
10
temperature, and target to substrate distance. After deposition ex-situ thermal treatment
was carried out in order to compensate for the volatility of bismuth and also to eliminate
secondary phase.
Kramer’s–Krӧnig analysis was used to determine bandgap, via a polynomial fit in the
energy loss function (ELF) plot with an Eg = 1.63 eV, complex dielectric function, and
static dielectric constant, ε* = 4.68 of the grown BiMnO3 thin films. The reflection
coefficient Ґl of the BiMnO3 thin films was used to elucidate the reflection loss in the
BiMnO3 thin films. XPS analysis revealed the existence of Mn charge transition of 3+
and 4+ states. Resistivity result describes BIMnO3 as a semiconductor. The
nanomechanical characterization demonstrated that the region of penetration depth was
below 10% of BiMnO3 film thickness. Young's modulus (E), hardness (H), and Stiffness
(S) were measured to be 142 ± 3 GPa, 8 ± 0.2 GPa, and 44072 ± 45 N/m respec
SÍNTESIS DE MATERIALES Materiales Multiferroicos CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA OTRAS ESPECIALIDADES FÍSICAS OTRAS OTRAS
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
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
José Javier Ramírez Luna Eduardo Venegas Reyes ULISES DEHESA CARRASCO (2019, [Documento de trabajo])
RD1907.1
En el presente informe se reporta la construcción de un área experimental para la producción de fresa, arándano y aguacate, basados en agua proveniente de un sistema de desalinización alimentado con energía solar. Dicho informe comprende la implementación de un área demostrativa para cultivo de aguacate; el establecimiento de un área demostrativa para cultivo de arándano y fresa; y la puesta en marcha del sistema de desalinización implementado en proyectos productivos.
Riego Desalación Cultivos alimenticios CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA
Corales vivos: diseño editorial como medio de divulgación científica en San Miguel, Cozumel
VÍCTOR IVÁN MORENO RODRÍGUEZ (2023, [Otro, Trabajo terminal, especialidad])
La Isla de Cozumel ha sido un lugar de cambios. De ser una isla ritual y de relajación –culto a la
diosa Ixchel– a ser un atractivo turístico. Sin embargo, Cozumel no sólo es objeto de diversión y
relajación, también de una abundante vida científica que ha logrado desarrollarse y coexistir con
la comunidad, formando parte tanto de sus pobladores como de sus visitantes, atrayendo a mucha
gente, no solo por su belleza, sino por su biodiversidad y su quehacer científico.
Hasta mediados de los años cincuenta (1950), la Isla de Cozumel pudiera considerarse poco
explorada y explotada; si bien hay indicios de culturas como la maya que la habían poblado tiempo
atrás (900 D.C.), así como de la intervención española, incluso antes de la llegada de Cortés a
América (1518), solo unos cuántos nativos, descendientes de mestizos escapando de la guerra de
castas la habitaban y explotaban sus recursos con base en la pesca y comercialización del cedro
(Sánchez, 2020).
Se cree que sus playas comenzaron a popularizarse a raíz de las declaraciones del buzo y
oceanógrafo francés Jacques-Yves Cousteau, quien consideraba a Cozumel como uno de los
mejores lugares para ejercer el buceo, ya que sus aguas turquesas otorgaban las condiciones ideales
para la exploración marina, tanto profesional como recreativa. Particularmente, una de las cosas
que más destacaba de Cozumel eran los arrecifes de coral.
Desde principios de los años ochenta, los arrecifes de coral en todo el mundo se encuentran
en una carrera contra reloj por su supervivencia. En particular, la barrera de corales
mesoamericana, de la cual forma parte Cozumel, sufrió episodios importantes del denominado
blanqueamiento o bleaching en 1983, 1998 y 2005, ya que sufrió una pérdida de alrededor del
cincuenta por ciento de corales vivos (Wilkinson, 2008).
A grandes rasgos, esta afección provoca que el pólipo del coral, que es el tejido vivo de la
colonia, se estrese y se vuelva transparente, dejando ver la estructura blanca calcificada (de ahí el nombre). Sin embargo, si las condiciones óptimas se restablecen relativamente rápido, los pólipos,
que conforman la parte superficial y viva del coral, pueden sobrevivir.
Por otro lado, una afección más reciente es la Enfermedad de Pérdida de Tejido de Coral
Duro (Stony Coral Tissue Loss Disease o SCTLD por sus siglas en inglés), documentada
inicialmente en las costas de Florida en 2014 y que se confirmó en las costas de México en 2018.
Dicha enfermedad es similar al blanqueamiento y se puede confundir. No obstante, el SCTLD es
mortal para determinadas especies, algunas de gran importancia ecológica por ser constructoras de
arrecifes, como los corales cerebro (Pseudodiploria strigosa), el coral cuerno de alce (Acropora
Palmata) entre otros, pudiendo matar una colonia entera en cuestión de semanas. Desde 2018 a la
actualidad, esta enfermedad se ha logrado extender por toda la región sur de México, la cual forma
parte del Sistema Arrecifal Mesoamericano (SAM), que se extiende desde la Península de Yucatán
hasta Honduras.
RODRIGO FLORES RESENDIZ (2023, [Tesis de maestría])
La alimentación fue fundamental para el desarrollo de la humanidad por permitir la
satisfacción concreta de alimentarse para reponer vida, es decir, forma parte de las
necesidades básicas para la reproducción de la vida. En principio, la alimentación fue
basada en la recolección de algunas plantas y especies animales, lo que permitió un largo
proceso una acumulación de conocimiento sobre el manejo de la alimentación, originando
un proceso de domesticación basada en las condiciones locales de cada territorio, dando
como resultado múltiples sistemas agroecológicos, los cuales forman parte de la
territorialización del conocimiento sobre el manejo de la alimentación. Por ello, el
alimento es considerado como un producto fundamental.
En esta lógica, la producción de alimentos fue desarrollándose de manera que la
tecnificación de la agricultura permitía la generación de excedentes alimentarios, los
cuales en primera instancia sirvieron como una reserva alimentaria para asegurar su
alimentación. Sin embargo, la producción agrícola en el advenimiento de la revolución
industrial modificó los sistemas agrícolas tradicionales para el aprovechamiento de los
productos agrícolas de monocultivo, el cual origino una transformación económica que
impulsó la agricultura capitalista.
En este sentido, la agricultura dejo de producir alimentos para satisfacer la
necesidad concreta de alimentarse para producir productos agrícolas necesarios para el
mercado mundial, generando un proceso de transformación a una mercancía
fundamental. Es decir, algunas de las determinaciones generales del alimento fueron
absolutizadas, dejando por un lado la satisfacción de una necesidad para la reproducción
de la vida por la acumulación de riqueza; por tanto, el producto de esta transformación se
clasifica como alimento mercancía.
LEIDY JOHANNA VALLEJO ARIAS (2023, [Tesis de maestría])
El manejo del agua ha sido de interés por parte de los grupos humanos desde el inicio de los tiempos, ya que sin ésta no sería posible la supervivencia humana. Con el paso de los años, el ser humano se ha encargado de crear sistemas tanto de infraestructura como de gestión del agua, los que le han permitido acceder a ella de manera rudimentaria en algunos casos y en otros de manera tecnificada (Quintana, 2016), prevaleciendo una gran variedad de posibilidades y combinaciones de situaciones y recursos. De ahí que Rolland y Vega (2015) puntualicen que “Los actos políticos, económicos y jurídicos relacionados con la gestión del agua responden a contextos geográficos, hídricos y demográficos, así como a la dinámica social, tanto en los ámbitos local, regional, nacional como internacional” (p. 156). Es por esto por lo que la gestión del agua debe ser entendida de manera específica y contextualizada, debido a que el territorio y las personas que lo habitan son quienes mediante sus relaciones posibilitan dicha gestión.
CÉSAR ABRAHAM SUÁREZ DOMÍNGUEZ (2023, [Tesis de maestría])
Los pueblos campesinos de México ocupan poco más del 51 % del territorio nacional; esta tierra se le denomina tierra de propiedad social y esta dividida en ejidos y comunidades; esta tierra representa 990,000 km2, que significan poco más del 51% del territorio nacional. De este total sólo 226,240 km2 pertenecen a pueblos y comunidades indígenas o afromexicanos, y reciben una especial protección; los restantes 763,760 km2 de tierra social que pertenecen a pueblos campesinos no tienen esa especial protección. La especial protección deriva del reconocimiento por el Estado Mexicano de que esas poblaciones (indígenas y afromexicanos) poseen una especial relación con sus tierras, una que se enmarca en el ámbito cultural y espiritual.
Lo anterior cobra relevancia porque a la tierra de esos pueblos campesinos que no
pertenecen a estos dos grupos, la norma jurídica sólo la protege para dos fines: para la producción y para asentamientos humanos. Este hecho ha impulsado la visión mercantilista de la tierra ejidal y ha propiciado su transformación en espacio urbano. Con esta acción, se ha invisibilizado la cultura e identidad campesina de estos pueblos y la posibilidad de que también éstos guarden una especial relación con sus tierras, por el contrario, han propiciado su despojo y el menosprecio de su forma de pensar y entender el mundo. El caso que se presenta es de un ejido, como muchos en el país que han sido alcanzados por la mancha urbana, y donde el Estado ha propiciado la comercialización de sus tierras sin importar el significado que tienen para estas poblaciones campesinas.
Bajo la perspectiva teórica elegida para este trabajo, el objetivo es identificar el tipo de apropiación que hacen los campesinos-ejidatarios de Acapantzingo de su tierra ejidal; en este sentido, a través de las acciones culturales que llevan a cabo y que guardan relación con el mismo, permitirá inferir de que forma conciben y valoran su tierra social, y con ello entender si coinciden con lo que estipula la norma jurídica sobre la tierra ejidal, o difiere, presentando una ideología que es necesaria tomar en cuenta para visibilizar el pensamiento de este pueblo campesino.
La metodología planteada es de corte cualitativo, pues interesa directamente dar voz a los propios campesinos, trabajando de cerca a través de la etnografía, permitiendo conocer y entender de primera mano las acciones culturales que guardan relación con su tierra ejidal, por ello las charlas informales, entrevistas, entrada al campo, la toma de notas, el análisis documental, la toma de fotografías y el desarrollo de mapas permiten generar los datos que analizados a través de la propuesta teórica, arrojan los resultados de la presente investigación.