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Sol-gel synthesis and antioxidant properties of yttrium oxide nanocrystallites incorporating P-123

HIRAM ISAAC BELTRAN CONDE (2014)

Yttrium oxide (Y2O3) nanocrystallites were synthesized by mean of a sol-gel method using two different precursors. Raw materials used were yttrium nitrate and yttrium chloride, in methanol. In order to promote oxygen vacancies, P-123 poloxamer was incorporated. Synthesized systems were heat-treated at temperatures from 700 °C to 900 °C. Systems at 900 °C were prepared in the presence and absence of P-123 using different molar ratios (P-123:Y = 1:1 and 2:1). Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) results revealed a characteristic absorption band of Y–O vibrations typical of Y2O3 matrix. The structural phase was analyzed by X-ray diffraction (XRD), showing the characteristic cubic phase in all systems. The diffraction peak that presented the major intensity corresponded to the sample prepared from yttrium chloride incorporating P-123 in a molar ratio of P-123:Y = 2:1 at 900 °C. Crystallites sizes were determined by Scherrer equation as between 21 nm and 32 nm. Antioxidant properties were estimated by 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH•) assays; the results are discussed

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BIOLOGÍA Y QUÍMICA Óxido de itrio (Y2O3) Nanocristales; sol-gel Propiedades Antioxidantes

Química de Todos los Días: Un Mundo de Óxidos

JOSE ALFREDO GUTIERREZ FUENTES (2012)

Aunque para el ciudadano común eltérmino “óxido” usualmente tan sólotrae a la memoria la herrumbre queaparece en muchos objetos metálicos,en realidad abarca una gran variedad desustancias, algunas de las cuales parecería improbable que pertenecieran a esta categoría, por ejemplo, el agua. Los óxidos son tan variados y tan cotidianos que, ellos o algunas especies químicas derivadas, constituyen la gran mayoría de nuestro mundo mineral y en algunos casos, incluso, son fundamentales para la vida. Un aspecto particularmente interesante de los óxidos es que los hay de dos tipos principales: ácidos y alcalinos; a su vez estos dos tipos de óxidos son antagonistas químicos de tal modo que mutuamente se neutralizan produciendo sustancias muy estables llamadas sales. Estas reacciones de neutralización son también fundamentales tanto para el mundo natural como para nuestro modo de vida moderno.

When common people listen the word “oxide” usually they only think of the rust that forms on the surface of some metallic objects, but the term, however, embraces a wide variety of substances.

Water, for instance, is a true oxide. Oxides are so many and common that it is hard to believe that these, or some of their derivatives, compose most of the mineral world and in some cases

they are vital for life. It is interesting to note that there are two main classes of oxides: acidic and alkaline. These types of oxides are chemical antagonists in such a way that neutralize each other producing salts, some kind of very stable substances. Neutralizing reactions are very important for both the natural world and people’s every-day life.

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BIOLOGÍA Y QUÍMICA Óxido Oxidaciones Química en la vida diaria Lluvia ácida Efecto invernadero Oxides Oxidations Every-day chemistry Acid rain Greenhouse effect

TOXICIDAD DE NANOPARTÍCULAS DE ÓXIDO DE COBRE (CuO NPs) EN CEPAS SOLUBILIZADORAS DE P AISLADAS DE SUELOS AGRÍCOLAS

LUZ ELENA PALMA CANO ERASMO ORRANTIA BORUNDA (2018)

El fósforo es un nutriente esencial para las plantas, pues forma parte de procesos metabólicos esenciales como transducción de

señales, biosíntesis macromolecular, transferencia de energía y fotosíntesis, sin embargo, solo el 0.1% del P total está disponible para

asimilación. Los suelos agrícolas contienen grandes cantidades de fosfatos insolubles que solo pueden convertirse en formas

asimilables para las plantas mediante la acción de bacterias que tienen el potencial de mineralizar y solubilizar P orgánico e

inorgánico en el suelo (ej. Pseudomonas, Bacillus y Rhizobium). Las nanopartículas de óxido de cobre (CuO NPs) tienen aplicaciones

en sensores, agentes antimicrobianos, como biocidas en agricultura, su uso ha aumentado, la proyección esperada de la producción

de nanomateriales llegará a más de 58,000 toneladas para 2020. Los residuos generados para este tipo de industria afectan al medio

ambiente, principalmente ecosistemas del suelo, seguidos de los del agua y aire, por ello la obtención de información de como las

nanopartículas pueden afectar las comunidades microbianas es de gran importancia para realizar propuestas con el objetivo mitigar su

impacto ambiental.

Conference poster

ÓXIDO DE COBRE BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA OTRAS ESPECIALIDADES QUÍMICAS OTRAS

Animal nutrition strategies to reduce greenhouse gas emissions in dairy cattle

Estrategias de nutrición animal para reducir emisiones de gases de efecto invernadero en ganado lechero

JUAN ANTONIO RENDON HUERTA JUAN MANUEL PINOS RODRIGUEZ Ermias Kebreab (2018)

The objective of this study was to analyze different animal nutrition strategies from published papers to reduce greenhouse gas (GHG) emissions, particularly methane (CH4) and nitrous oxide (N2O) in dairy catt-le. Ration data used (n = 32 diets) was obtained from 15 published papers selected according to differences between forage:concentrate ratio and crude protein (CP) content. An empirical model was used to estima-te enteric methane emissions based on fiber and CP content in the diets. The N2O emission was calculated according to Intergovernmental Panel of Climate Change (IPCC) recommendations. Differences between CH4 and N2O affected by FC or CP content were analyzed through a variance analysis. Furthermore, a co-rrelation analysis was carried out to compare CP content and nitrogen excretion in feces, urine and milk. Estimations of enteric CH4 were not significantly different between diets with various forage content le-vels. Diets with high concentrate content had lower GHG intensity. Nitrogen excretion in feces and urine increased linearly as dietary protein level was increased from the lowest to the highest concentrations, but conversion of nitrogen intake to nitrogen excreted in milk was not affected by increasing dietary protein. In conclusion, dietary manipulation could decrease GHG emissions by unit of produced milk

El objetivo de este estudio fue analizar diferentes estrategias de alimentación animal de diferentes artículos publicados para disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), en particular metano y óxido nitroso, en ganado lechero. Datos de dietas usados (32 dietas) fueron obtenidos de 15 estudios publicados y seleccionados de acuerdo a diferencias entre la proporción de forraje: concentrado y el contenido de proteína cruda (PC). Se utilizó un modelo empírico para estimar las emisiones de metano entérico basado en el contenido de fibra y PC en las dietas. Las emisiones de N2O fueron calculadas de acuerdo a las recomendaciones del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés). Diferencias entre CH4 y N2O afectados por el contenido de Forraje y PC, fueron analizados mediante un análisis de varianza. Además, se realizó un análisis de correlación para comparar el conte-nido de PC y la excreción de nitrógeno en el estiércol, la orina y la leche. No se presentaron diferencias significativas en estimaciones de CH4 de entérico entre dietas con distintos contenidos de forraje. Las die-tas con mayor contenido de concentrado presentaron las menores intensidades de GEI. La excreción de nitrógeno en el estiércol y la orina se incrementó linealmente al aumentar el contenido de proteína, desde las concentraciones más bajas a las más altas, pero la conversión de nitrógeno consumido a nitrógeno en leche no se vio afectado por incrementos de proteína en la dieta. En conclusión, la manipulación de las raciones podría reducir las emisiones de GEI por unidad de producción de leche

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CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA Nitrogen excretion Feeding manipulation Methane Nitrous oxide Milk Excreción de nitrógeno Manipulación de la alimentación Metano Óxido nitroso Leche

ELABORACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE FOTOCELDA UTILIZANDO ELECTRODO ÓPTICAMENTE TRANSPARENTE DE ÓXIDO DE INDIO Y ESTAÑO (ITO) MEDIANTE TÉCNICA RF-SPUTTERING

JOSE TRINIDAD HOLGUIN MOMACA SION FEDERICO OLIVE MENDEZ (2018)

Por medio de la técnica RF-sputtering se depositó una serie de películas delgadas semiconductoras para crear un arreglo fotovoltaico ópticamente transparente. El apilamiento de películas se realizó sobre un sustrato de óxido de indio y estaño en virtud a sus propiedades conductoras y ópticas.

Conference poster

ÓXIDO DE INDIO BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA OTRAS ESPECIALIDADES QUÍMICAS OTRAS

SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DEL ÓXIDO DE BISMUTO (Bi2O3) DOPADO CON Ce PARA LA PRODUCCIÓN DE HIDROGENO

MANUEL ROMAN AGUIRRE (2018)

Un proceso importante para el suministro de energía en el

futuro pasa a ser la producción de “Hidrógeno" a partir de la

división del agua. Dentro de las alternativas para la producción

limpia de hidrógeno se encuentran los procesos fotocatalíticos,

en los cuales las reacciones son inducidas por la luz solar y tienen

lugar en la superficie de un catalizador.

El óxido de Bismuto es un fotocatalizador de color amarillo con

6 fases cristalográficas (α,β,γ,ε,δ,ω) que le permiten tener una

buena estabilidad además de funcionar como fotocatalizador.

Conference poster

ÓXIDO DE BISMUTO BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA OTRAS ESPECIALIDADES QUÍMICAS OTRAS

Compósitos a base de grafeno oxidado: propiedades adsortivas y catalíticas

JACKELINE ITURBE EK (2015)

"En el presente trabajo de investigación se sintetizaron compósitos a base de óxido de grafeno empleando procesos hidrotérmicos asistidos por microondas (HTAM). Inicialmente, se sintetizó óxido de grafeno reducido (RGO) a partir de la oxidación de grafito prístino por el método de Hummers Mejorado, teniendo la ventaja de disminuir la cantidad de ácidos utilizados en la oxidación. La expansión-exfoliación y reducción de las capas de óxido de grafito se realiza vía HTAM. La exfoliación resultante fue turbostática produciendo capas delgadas hasta 3 micras y corrugadas, debido a la presencia de dominios sp2-sp3 en las capas. La reducción modifica la química superficial de la capas, con grupos funcionales remanentes tales como hidroxilos, carbonilos y epóxidos. El RGO resultante presenta alta higroscopicidad, disminución en el número de capas, sin embargo, esto produce pliegues en los bordes de las capas, debido a su condición turbostática pero con mejor calidad que el RGO comercial. Para estabilizar las capas de RGO, se sintetizaron compósitos a base de este material, el primer compósito fue con nano-esferas de SiO2 (RGO-SNS). La técnica hidrotérmica utilizada favorece una alta dispersión de las nano-esferas de SiO2 sobre las capas de RGO. La condición estructural turbostática de RGO facilita una mejor dispersión y enlace de las nano-esferas sobre y entre las capas de RGO. El área superficial del compósito así como la presencia de los grupos funcionales confieren al material compósito, una alta capacidad de adsorción en la remoción de Rodamina B (RhB). Los experimentos de reversibilidad y reutilización del compósito muestran una fuerte interacción con el contaminante. Para evaluar sus propiedades reductivas se utilizó hidracina como fuente de electrones, alcanzando la reducción de RhB en 2 horas. Además, las propiedades adsortivas de RGO-SNS se evaluaron con azul de metileno (AzM) como contaminante modelo. Las isotermas resultantes se ajustan al modelo de Langmuir, es decir, la interacción es mediada por grupos funcionales en la superficie del compósito. Un segundo compósito fue obtenido mediante el crecimiento vía HTAM de nanoestructuras de CeO2 sobre las capas de RGO (RGO-CeO2). Los análisis de estructura y morfología muestran la formación de nano-cubos y nano-barras de CeO2, los cuales presentaron una estructura cúbica fcc tipo Fluorita."

"In this doctoral thesis, the microwave-assisted hydrothermal processes (MAHP) to prepare some composites based on graphene oxide has been used. Initially, the reduced graphene oxide (RGO) was synthesized from the oxidation of pristine graphite through the Hummers Improved method. This has the advantage of decreasing the amount of acids oxidation, expansion-exfoliation, and chemical reduction of layers the graphite oxide sheets during the MAHP. We noticed that (i) exfoliation was turbostatic producing thin and corrugated layers until a length of 3 microns, because of the presence of sp2-sp3 domains in the layers, (ii) the reduction modifies the surface chemistry of the layers, leaving functional groups, such as hydroxyl, epoxides and carbonyls on the surface and at the edges of RGO sheets, (iii) the obtained RGO sheets have high hygroscopicity and a reduced number of layers. On the other hand, the reduction processes generates folds in the edges of the layers due to the turbostatic condition, but still the produced sheets are of higher quality than the commercial RGO sheets. In order to stabilize the RGO layers, a composite with SiO2 nanospheres has been prepared (RGO-SNS). The hydrothermal technique produces in this case a high dispersion of the SiO2 nanospheres on the RGO layers. Because the turbostatic arrangement facilitates better dispersion and bonding of SiO2 nanospheres on RGO surface, the SiO2 nanospheres are encountered at edges and between sheets. The high surface area of SiO2 and the functional groups of RGO make of this material a composite with high adsorption capacity, because it is able to remove 99% of Rhodamine B (RhB). Reversibility and recycle experiments prove a strong interaction with the contaminant. When hydrazine is used in our experiments as an electron donor, we have obtained the elimination of RhB 5 ppm in about 2 hours. We have also used two mathematical models to determine the adsorption properties of the RGO-SNS composite. Methylene blue (AzM) as contaminant model has been used. It has been found that the reaction could be adjusted to a Langmuir isotherm model, i.e., the interaction is mediated by the functional groups on the surface of RGO-SNS. A second composite has been obtained by growing via MAHP of CeO2 nanostructures over the RGO layers that we call RGO-CeO2. By structure and morphology analyses, we have determined the formation of nanocubes and nanorods of CeO2."

Doctoral thesis

Óxido de grafeno Nanocomposito Método hidrotérmico Nanoesferas de sílice Óxido de cerio INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE MATERIALES OTRAS

Estudio de la formación de ZnO por tratamiento térmico a partir de películas nanoestructuradas de Zn con aplicaciones al sensado de vapores de etanol

Pedro Estanislao Acuña Avila (2017)

Trabajo de Investigación Del Doctorado en Ciencia de materiales

En el presente trabajo se muestran los resultados de experimentos relacionados con la obtención de películas metálicas de zinc (Zn) sobre vidrio por el método de la evaporación térmica al vacío. Las películas metálicas de Zn estuvieron compuestas por hexágonos de espesor nanométrico, los hexágonos aumentaron de tamaño en función del tiempo de deposición, así como el espesor de las películas. Además, las películas de Zn se oxidaron por tratamiento térmico para conocer el efecto del espesor de las películas metálicas, la temperatura y el tiempo en el desarrollo de películas de óxido de zinc (ZnO), su morfología, las características cristalográficas y propiedades eléctricas. Las películas de ZnO obtenidas a temperaturas mayores a 400°C fueron sensibles a vapores de etanol, y las películas más sensibles fueron aquellas en las que la porosidad y el efecto superficial fue mayor.

Beca CONACyT

Doctoral thesis

zinc evaporación térmica alto vacío nanodiscos óxido de zinc sensores de gases etanol BIOLOGÍA Y QUÍMICA

Macroalgas marinas, polímeros naturales y óxido de grafeno como materiales adsorbentes para la remoción de hidrocarburos solubles

Application of seaweed, natural biopolymers, and carbon-based materials as a wastewater treatment of water-soluble hydrocarbons

CARLOS ENRIQUE FLORES CHAPARRO (2018)

"Actualmente la liberación de hidrocarburos (HC) al medio acuático (> 6000 toneladas en 2016), es uno de los problemas emergentes de mayor impacto al ambiente. Una de las principales fuentes de emisión son los derrames de HC por actividades de la industria petroquímica. De acuerdo a estudios, los HC más solubles son los más tóxicos para organismos acuáticos. Las principales estrategias de respuesta contemplan el uso de tecnologías de adsorción. En años recientes, las investigaciones se han orientado a la búsqueda de materiales alternativos que permitan la remoción de contaminantes con capacidades de remoción similares a los adsorbentes comerciales. En este trabajo se evaluó la capacidad de biosorción de tres especies de macroalgas (pardas, verdes y rojas), a diferentes fuerzas iónicas. En los estudios de caracterización se detectó la presencia de los principales compuestos químicos presentes en la pared celular de los biomateriales. El incremento de la fuerza iónica a un valor hasta un valor de 0.5 M, no tiene un efecto detectable en la carga superficial de los biosorbentes, sin embargo la concentración de los grupos funcionales ácidos se mantuvo constante. La capacidad de adsorción de HC es mayor en biomasa del alga parda (M. pyrifera), donde el principal mecanismo se debe a la partición en la fase lipídica y compuestos de carbono no hidrolizable. La capacidad de adsorción de benceno por M. pyrifera disminuye a I > 0.45 M por la competencia de moléculas de agua por sitios activos en los biomateriales. Adicionalmente, mediante el uso de diseño de experimentos, se sintetizaron compositos a partir de la biomasa de M. pyrifera, quitosano (CS) y pectina. Los biomateriales fueron analizados en experimentos en lote y en continuo donde se demostró su factibilidad como biosorbentes para la remoción de los contaminantes de estudio. Por último, el óxido de grafeno (OG) es un alótropo de carbono con potencial aplicación en la remoción de contaminantes orgánicos en solución acuosa. Actualmente, su aplicación se ha visto limitada debido a su aglomeración y baja área específica (SBET). Ante esta problemática, la síntesis de sólidos laminares pilareados representa una alternativa al incrementar el área de adsorción y los sitios activos disponibles."

"Nowadays the recovery of low-molecular aromatic hydrocarbons (HC) released into natural bodies of water continues to be a challenging task. These contaminants cause severe consequences to the environment and the human health. The oil spill cleanup strategies are primarily designed to deal with HC heavy fractions accumulated in the water surface. Unfortunately, insufficient information is available regarding the treatment of dissolved fractions. Biosorption on macroalgae (Ma) biomass seems to be a potential alternative to overcome disadvantages associated with expensive costs and complexity of activated carbon production. Three representative samples of brown, green and red macroalgae seaweeds (Macrocystis pyrifera, Ulva expansa and Acanthophora spicifera, respectively) were evaluated to remove benzene and toluene from water, which is the most soluble hydrocarbons. To accomplish this objective, the influence of temperature and ionic strength on biosorption rate were also determined. Raw biomasses were characterized by different physical and chemical techniques to assess their potential as biosorbents and the mechanisms involved. Despite these advantageous properties of seaweed biomass, the physical characteristics (small particle size, low strength, and density) of such biomaterials are not viable for continuous process operation and make biomass challenging to apply. Therefore, the development of innovative low-cost techniques of immobilized biosorbents with particular attention to increasing their effectiveness in the biosorption process is mandatory. The objective of this research was to explore the performance of different biosorbent aggregates through different proportions of brown seaweed-chitosan-pectin on biosorption capacity of the three main soluble hydrocarbons (benzene, toluene, and naphthalene) in water. The biocomposite synthesis was optimized by application of the factorial design and response surface methodology. Moreover, a detailed chemical and physical characterization analysis, by textural properties, potentiometric titrations, elemental content, chemical stability, KBr-FT-IR, and TGA analysis, were performed to explain the adsorption mechanisms. Also, an optimized Ma-Pe-Ch biocomposite was used for BTEX and naphthalene removal in a fixed-bed column under different experimental conditions."

Doctoral thesis

Algas marinas Biosorción Compositos Hidrocarburos Óxido de grafeno BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA QUÍMICA