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])

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE MATERIALES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

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.

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

Fabricación de nanopartículas de oro dentro de óxido de aluminio (γ-Al2O3) nanoestructurado con cavidades esféricas

Manufacturing of Gold Nanoparticles within Nanostructured Aluminum Oxide (γ-Al2O3) with Spherical Cavities

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

Síntesis y caracterización de SnO2 macroporoso usando microesferas de polimetilmetacrilato

JOSE LUIS MENDOZA CASTELLANOS (2022, [Tesis de doctorado])

En el presente trabajo de tesis se obtuvieron recubrimientos

macroporosos de dióxido de estaño (SnO2) y dopado con Flúor (SnO2:F) por el

método “Doctor Blade”. Como sal precursora se utilizó Tetracloruro de estaño

pentahidratado (SnCl4-5H2O) y como dopante Fluoruro de amonio (NH4F). Las

esferas de Polimetilmetacrilato (PMMA) obtenidas mediante polimerización por

emulsión se utilizaron como platilla para obtener el material macroporoso de

SnO2 y SnO2:F. Los métodos de secado usados después del depósito de los

recubrimientos fueron de gran importancia y cruciales para evitar la formación

de imperfecciones y grietas en los recubrimientos, se propusieron dos: un

secado en un sistema cerrado (SC) y un sistema abierto (SA). Ambos procesos

de secado fueron seguidos de tratamientos térmicos para eliminar la plantilla de

PMMA. Por último, se midió la resistencia eléctrica en aire de los materiales,

obteniendo 40,855 y 5,921 Ω para el SnO2 y SnO2:F, respectivamente. Los

materiales obtenidos muestran una ligera sensibilidad al exponerse a 500 ppm

de CO lo que los hace candidatos para el sensado de este gas y algunos otros.

SÍNTESIS SnO2 CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA QUÍMICA FÍSICA 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

Relación agua-energía para apoyar la producción de alimentos en la zona de influencia del Tren Maya, tramo Palenque-Carrillo Puerto

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.

CIENCIAS SOCIALES DEMOGRAFÍA

Impactos socio territoriales de la transición del alimento a su función de mercancía fundamental en el estado de Morelos

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.

CIENCIAS SOCIALES DEMOGRAFÍA

Gestión colectiva del agua de uso doméstico y sus representaciones sociales. Medellín-Colombia (2000-2020)

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.

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