Repositorio Institucional de CIMAV (Centro de Investigación en Materiales Avanzados)
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Determinación de la velocidad de absorción volumétrica local de fotones en el espectro visible del fotocatalizador NiFe2O4 en suspensión acuosa.
Get PDFEl estudio de los materiales y reactores fotocatalíticos para la producción de hidrógeno son disciplinas que aún se encuentran en la etapa de desarrollo experimental. La síntesis de materiales con mayor eficiencia y que tengan actividad bajo luz solar (energía de banda prohibida de 1.5 a 3.0 eV) son pasos cruciales para el desarrollo de reactores cuyo diseño requiere del uso de dinámica computacional de fluidos (CFD) debido a que los cálculos en los modelos físicos involucrados de transporte de masa, energía, radiación, cantidad de movimiento y cinética química poseen un alto grado de complejidad. Es por ello que la presente investigación tiene como objetivo la síntesis de nanopartículas de NiFe2O4 en fase pura y con las características necesarias para su uso como fotocatalizador en la producción de hidrógeno mediante la disociación fotocatalítica de la molécula de agua, el cálculo de los coeficientes de absorción (κ) y el coeficiente de dispersión (σ) en suspensiones acuosas del material, y finalmente el estudio del transporte de radiación por medio de la determinación de la velocidad de absorción volumétrica local de energía (LVREA) para el material para un diseño propuesto de un reactor fotocatalítico. La NiFe2O4 fue sintetizada por el método de Pechini modificado y se caracterizaron sus propiedades texturales, ópticas, morfológicas, así como su actividad fotocatalítica para la producción de hidrógeno en luz visible mediante un seguimiento de reacción por cromatografía de gases. Se desarrolló una metodología para el cálculo de los coeficientes de dispersión y absorción del material, mediante espectroscopía UV-Visible y se ajustaron estos datos experimentales con datos calculados mediante un modelo propuesto denominado 3-dim-3-dir
Synthesis and characterization of chitosan composites reinforced with carbon nanostructures
Get PDFChitosan is a biopolymer synthesized by the deacetylation of chitin, a natural-occurring polymer found in the exoskeleton of crustaceans. It is known that mechanical properties of biopolymers can be improved by addition of small amount of a reinforcer and an appropriate synthesis technique that allows to homogenously distribute the reinforcer inside the biopolymer matrix.
This work proposes a synthesis based on a thermomechanical process to incorporate carbon nanostructures (CNS) into the chitosan. Chitosan-CNS composites has been synthetized by mechanical milling and conventional sintering. Thermal degradation of chitosan was studied using thermogravimetric analysis (TGA) carried out in an air atmosphere to found optimal sintering temperatures and prevent chitosan degradation. Raw material and prepared composites were characterized using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-Ray diffraction (XRD) and Raman spectroscopy. The morphology and microstructure of the chitosan-CNS composites were characterized by scanning electron microscopy (SEM), bright field transmission electron microcopy (TEM) and optical microscopy (MO). Mechanical properties such as micro and nanohardness as well as elastic modulus were evaluated using Vickers microhardness and nanoindentation tests. It was demonstrated that the addition of 5 wt% of CNS and sintering at 180 °C for 3 h enhanced the mechanical properties including elastic modulus, micro and nanohardness, which is attributed to the improved cohesion among chitosan and CNS as well as the grain structure refinement due to the mechanical milling
Desarrollo de nuevos de adsorbentes basados en titanatos de potasio y su aplicación en la remoción de iones de plomo y níquel de aguas contaminadas
Get PDFLa finalidad del presente trabajo fue:
(1) Optimizar la síntesis por fusión de sales, extrusión y tratamiento térmico
de adsorbentes cerámicos granulares de polititanato de potasio, utilizando para
ello almidón de papa, vidrio Pyrex y precursores de compuestos de titanio.
(2) Caracterización de los adsorbentes cerámicos granulares sintetizados.
(3) Evaluación de la capacidad de estos materiales en la remoción de iones
metálicos contaminantes en soluciones acuosas.
Los materiales iniciales de los precursores de titanio fueron grado reactivo
analítico, con un tamaño menor a 1 µm y fueron procesados por la vía de sales
fundidas (500° C) en crisoles de alúmina en un horno eléctrico de cámara. Se
utilizó un tratamiento de extrusión convencional para el conformado de las
pastas y un tratamiento térmico posterior para la recristalización de las fases
deseadas. Se estudió la relación de almidón de papa y material cerámico-vidrio
pyrex siendo la óptima la de 50:50 % en peso. El tratamiento térmico fue a
1100° C, durante 1 hora. La finalidad del tratamiento térmico fue refinar la
estructura de los adsorbentes cerámicos granulares resultantes y crear
superficies con capacidad de intercambio iónico, para la adsorción de iones
contaminantes en sistemas acuosos.Para la determinación de las mejores condiciones de preparación de los
adsorbentes cerámicos granulares se consideraron además de la porosidad de
los materiales cerámicos obtenidos (formación de una microestructura porosa),
las propiedades de adsorción para la remoción de metales pesados en
soluciones acuosas y una buena respuesta a la transformación de los iones
(adsorbidos-removidos) para una transformación a óxidos cerámicos más
estables, inducidos por el tratamiento térmico de los adsorbentes saturados.
Con respecto a las propiedades de adsorción de los materiales adsorbentes
obtenidos se observó que las muestras con mayor porosidad obtienen mejores
propiedades de adsorción en sistemas con concentración de 0.33g/L de iones
contaminantes en soluciones acuosas.
Los iones divalentes utilizados para evaluar la capacidad de remoción fueron
Pb2+ y Ni2+
. Para los sistemas de adsorción multi-componente de iones
metálicos en lodos de niquelado residuales, la mejor capacidad de remoción
fue de 1.3g de Ni removidos por cada 10 g de adsorbente
Desempeño mecánico en la aleación A356 mediante variación en las concentraciones del refinador de grano Al-5Ti-B y adición de tierras raras
Get PDFLa contribución original del presente estudio consiste en la investigación de las
propiedades mecánicas y microestructurales en la aleación A356, y el efecto de la
cantidad de refinador de grano Al-5Ti-B en probetas producidas a nivel industrial y
realizado en planta. Se encontró que al disminuir la cantidad de refinador a un
0.133 % en peso en relación con la cantidad de A356 se produce un incremento
en las propiedades mecánicas finales de la aleación en comparación con las
cantidades de refinador comúnmente usadas previas a este estudio, y como
consecuencia una considerable reducción en los costos de producción de ruedas
automotrices.Posteriormente fue analizado el efecto de la adición de tierras raras mediante la
adición de una aleación maestra Al-6Ce-3La. El proceso de adición de tierras
raras a la A356 se llevó a cabo mediante dos técnicas: 1) en la condición de
recibido (colada) y 2) en forma de polvo molida mediante molienda mecánica. En
este respecto el proceso de adición de tierras raras mediante molienda mecánica
ofrece una mejora considerable en las propiedades mecánicas de la aleación
A356, evaluadas a través del ensayo de dureza en comparación con el método de
adición de tierras raras cuando se encuentran en la condición de recibido.
Como resultado de la anterior investigación la disminución de la cantidad de
refinador Al-5Ti-B utilizada en la fabricación de rines a un 0.133 % en peso, es la
que actualmente está en uso en la planta Maxion Wheels
Synthesis and Characterization of Carbon Nanotubes Via Spray Pyrolysis Method
Get PDFCarbon nanotubes (CNTs) have a distinctive shape with a nanosized diameter and high aspect ratio [1].
Other features include excellent mechanical properties, high thermal conductivity, high electrical
conductivity, etc. [2,3]. CNTs have been intensely applied to many fields, including composites, in
recent years by exploiting their geometry and excellent properties [4,5]. Because of this enormous
application potential, several methods have been reported for producing large quantities of quality CNTs
at a low cost. Such methods include: arc discharge, laser evaporation and chemical vapour deposition
CVD. Synthesis of CNTs by CVD methods have proved to be more controllable and cost efficient than
arc discharge or laser evaporation methods. Spray pyrolysis is a modification of the CVD method and is
extensively used for the large-scale production of multi-wall carbon nanotubes (MWCNTs) at the lowest
cost
ANAELU 2.0, una herramienta para el análisis de textura cristsalográfica
No full textEl análisis de textura de materiales policristalinos, como generalmente lo son las muestras cristalinas naturales, es importante para la interpretación de las propiedades físicas y mecánicas de materiales cristalinos tanto naturales como sintéticos. La estructura atómica, el tamaño, la forma y la distribución de orientaciones de los cristales, o dominio del sólido, controlan las propiedades mensurablespor tensores como la conductividad eléctrica, la expansión térmica, la fuerza de compresión, la resistencia a la corrosión, o la elasticidad, entre otras. El análisis de textura mediante métodos de difracción ha avanzado grandemente en los últimos años debido a adelantos instrumentales y computacionales y actualmente es considerada como una herramienta de rutina para el análisis de la orientación cristalina en una amplia variedad de materiales incluyendo materiales naturales, productos industriales y muestras arqueológicas (DUGNANI, 2004). La difracción de rayos X con detección bidimensional es una técnica promisoria para el análisis estructural y así lo muestra el reciente crecimiento de su uso. Los datos obtenidos son analizados mediante herramientas computacionales como el programa ANAELU 2.0 (Analytical Emulator Laue Utility, versión 2.9) para asistir con la interpretación de los ptrones bidimensionales de difracción de rayos X de dos dimensiones producidos por nuestras con textura como las extraídas de las mundialmente conocida minas de cristales de yeso de Naica, Chihuahua (Luis Fuentes-Montero, 2010). El presente trabajo describe los desarrollos recientes del programa ANAELU, orientados a incrementar significativamente su rapidez y versatilidad
COMPARACIÓN DE DATOS CLIMÁTICOS UTILIZADOS EN SIMULACIONES DINÁMICAS DE SISTEMAS TERMICOS EN CUATRO CIUDADES DE DURANGO, MÉXICO.
Get PDFEn el modelado y simulación de sistemas térmicos, la incertidumbre en sus distintas etapas es inherente. Tanto en la definición de las
propiedades termofísicas de los elementos, como en la elección del programa de simulación y la selección de la fuente de datos climáticos.
Las primeras dos dependen del usuario que ejecuta la simulación, sin embargo, la última queda fuera de su alcance. De manera general, en
México, el personal de los servicios meteorológicos recopila datos para usos climáticos específicos, y algunas veces ignora los diversos
usos que se le da a la información que colecta y publica. Para obtener resultados con baja incertidumbre, el empleo de datos climáticos
confiables juega un papel primordial. Es deseable tener datos climáticos medidos en sitio durante un periodo extendido de tiempo antes de
llevar a cabo una simulación. Sin embargo, muchas veces esto no es posible debido a restricciones de disponibilidad de tiempo, equipo y
presupuesto, por lo que usualmente el usuario utiliza la información proporcionada por servicios meteorológicos o bases de datos climáticas
globales. En el presente trabajo se realiza una comparación entre los datos climáticos de cuatro ciudades ubicadas en el estado de Durango
y la zona de la Laguna. Se comparan los datos del Año Típico Meteorológico obtenidos con el software Meteonorm v7.1 y los obtenidos
mediante un generador de clima, de un programa de simulación dinámica, a partir de datos climáticos tomados de estaciones meteorológicas
locales. Se obtuvieron resultados de consumo energético esperado de una vivienda de interés social, temperaturas promedio horarias con la
finalidad de realizar la comparación de resultados obtenidos con diversas fuentes de información meteorológica
Caracterización de nanopartículas de Li2MnO3, sintetizadas por el método de electrospinning
Get PDFEn el presente trabajo de investigación se realizó un estudio acerca de la síntesis y caracterización estructural de nanopartículas constituídas por óxido de Litio Manganeso.
El estudio de los materiales consta de un diseño experimental de dos niveles. Los niveles se refieren a la síntesis y preparación de la solución que se realiza a través de la obtención de masa - soluto del acetato de litio y el acetato de manganeso homogenizado con etanol y agua tridestilada mediante una agitación empleada en la síntesis.
Primero se obtienen nanofibras del compósito polímero-acetato de litio-acetato de manganeso, mediante el proceso de electrohilado, en el cual se utilizan fuerzas electrostáticas para generar fibras poliméricas, al aplicar un campo electrostático de alto voltaje. Las gotas del polímero son sometidas a una inestabilidad, formándose fibras al ser superada la tensión superficial de la solución polimérica. Una serie de parámetros deben ser optimizados, tal como es el voltaje, además de la distancia de la aguja al colector. El otro nivel es la caracterización estructural de los materiales. Esta es llevada a cabo mediante diferentes técnicas, entre las cuales se encuentran Difracción de Rayos-X (DRX), Microscopía Electrónica de Barrido (MEB), Microscopía Electrónica de Transmisión (MET) y Espectroscopía de Dispersión de Energía de Rayos-X (EDS). Con el método de electrohilado se pueden obtener fibras o partículas. En este trabajo, el material obtenido fue el óxido de litio manganeso en forma de nanopartículas