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En la presente tesis de maestría se reporta la preparación, caracterización y evaluación de electrodos de fieltro de grafito modificados con nanoaleaciones de Cu-Ag (NPs Cu- Ag), para su aplicación en procesos electro Fenton. El fieltro de grafito fue caracterizado mediante voltametría cíclica (VC), para evaluar su comportamiento electroquímico, encontrándose una mejor eficiencia al ser activado en un rango de voltaje de -2 a 2 V. Los electrodos activados fueron tratados mediante electro oxidación en presencia de HNO3 1 M y luego se caracterizaron mediante espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR). Los electrodos tratados fueron modificados mediante la deposición de NPs Ag, Cu y Cu-Ag, en medio ligeramente ácido, mediante el método de amperometría de pulso diferencial (DPA). La presencia de las NPs se confirmó mediante análisis por UV-vis de reflectancia difusa. El análisis estructural y morfológico se llevó a cabo mediante difracción de rayos X (DRX) y microscopia electrónica de barrido (SEM). La evaluación de los electrodos en procesos Fenton se llevó a cabo mediante la determinación de la cantidad de H2O2 producida luego de 1 h de tratamiento, a valores de pH de 3, 7 y 10 y empleando voltajes de -1, -2 y -3 V. Se encontró que a voltajes entre -1 y -2 V, los electrodos modificados para la producción de H2O2 presentan una eficiencia por debajo de la de los electrodos tratados con HNO3, y que a -3 V, la eficiencia de los electrodos activados se multiplica solo por un factor 1,4 (40 %), mientras que la de los electrodos modificados se multiplica por factores entre 3 – 8,7, dependiendo de la relación Cu:Ag y del pH. Finalmente se determinó que es posible modificar el pH al cual se produce la máxima cantidad de H2O2, variando la proporción molar Cu:Ag. / In the present Master Degree thesis it is reported the preparation, characterization and evaluation of graphite felt electrodes modified with Cu-Ag nanoalloys (Cu-Ag NPs), for applications in Fenton processes. The graphite felt was characterized by cyclic voltammetry (CV) in order to study its electrochemical behaviour, and it was found that it yielded better efficiency when activated in a voltage range of -2 to 2 V. The activated electrodes were treated by electro oxidation in presence of HNO3 1 M and thereafter they were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). The treated electrodes were modified by the deposition of Ag, Cu and Cu-Ag NPs in neutral media by means of the differential pulse amperometry method (DPA). The presence of those NPs was confirmed by diffuse reflectance UV-vis spectroscopy. The structural and morphological analysis was carried out by X-ray diffraction (XRD) and scanning electronic microscopy (SEM). As for the production of H2O2 after 1 h of its electro-generation, at pH values of 3, 7 and 10, and using voltages of -1, -2 and 3 V, it was found that at voltages between -1 and -2 V, the efficiency for producing H2O2 was lower for the modified electrodes than for the electrodes treated by electro-oxidizing in HNO3; and that at -3 V, the efficiency of the treated electrodes is multiplied by a factor of 1,4 (40 %), while that of the modified electrodes is multiplied by factors between 3 – 8,7, depending on the Cu: Ag ratio and pH. Finally, it was determined that the pH value at which the maximum amount of H2O2 is produced can vary according to the molar ratio Cu:Ag in these NPs. / Tesis

Algunos óxidos electroactivos pueden ser conductores iónicos mixtos (conductividad iónica-electrónica) con una química de oxido-reducción que involucra procesos con reacciones de intercalación/desintercalación en estructuras abiertas o con vacantes. Estos materiales pueden presentar propiedades físicas relacionadas con los cambios en los estados de oxidación de los elementos involucrados en la estructura de óxido. Algunos de estos óxidos muestran comportamientos biocompatibles, lo que los convierte en materiales ideales para ser usados como electrodos en sistemas biológicos si se combina esta biocompatibilidad con su electroactividad. En el presente trabajo de investigación han sido obtenidas capas finas de TiO2, IrOx y un óxido mixto de los dos componentes anteriores para ser aplicados como substratos para crecimiento neuronal. Una vez sintetizadas, las capas de los tres materiales en estudio fueron caracterizadas estructuralmente mediante GIXRD, Reflectometría de Rayos X, XPS, XAS, Espectroscopía Raman y ATR. La microestructura fue evaluada mediante las técnicas de AFM, SEM y la medida del ángulo de contacto. Posteriormente se realizó una caracterización electroquímica y una evaluación de las propiedades de transporte mediante CV, IS y ECQM y por último se evaluó el posible uso de estos materiales como substratos para el crecimiento neuronal mediante cultivos de células neuronales obtenidas del córtex cerebral de embriones de rata E14 y E18 Wistar. Las capas de TiO2 fueron obtenidas por sol - gel y depositadas por spin coating en substratos de Indium Tin Oxide y cuarzo y se trataron térmicamente a temperaturas de 250oC, 350oC y 450oC en el caso de las muestras depositadas sobre ITO y 350oC, 450oC, 500oC y 600oC en el caso de las muestras depositadas sobre cuarzo. Los estudios de XPS revelan que TiO2 obtenido a 450oC o a largos tiempos de tratamiento térmico contiene cantidades pequeñas, pero significativas en la superficie, de Na+ proveniente del vidrio puede afectar algunas aplicaciones. Las muestras tratadas a 250oc y 350oC son amorfas mientras que las tratadas a 450oC presentaron una estructura anatasa con una microestructura nanoestructurada y homogénea. Las capas de TiO2 obtenidas fueron aislantes y no pasivan el paso de corriente de un substrato conductor y su ventana de acción electroquímica es de -0.7 V a 0.5 V. Los cultivos neuronales muestran que hay crecimiento neuronal sobre las capas obtenidas de TiO2 aunque con inhibición del desarrollo de dendritas que parece estar motivado por la química del material más que por su microestructura. Las capas de IrOx fueron obtenidas por deposición electroquímica a corriente constante (35 μA/cm2) y a potencial dinámico (0.55V, 10mV/s) con 17, 25, 50 y 100 ciclos. La estructura resultante fue amorfa o quasi-amorfa con una estructura local tipo rutilo que permite la inserción de H+ o K+ y con grados de homogeneidad variable. La caracterización electroquímica y eléctrica muestran que el IrOx obtenido es un conductor electro-iónico (mixto) con capacidad de sufrir cambios en el estado de oxidación del Ir, e intercalación simultánea de protones en forma hidratada, con facilidad. Los resultados obtenidos por ECQM muestran que el proceso de formación electroquímica del IrOx consume 4.2 e-/Ir y por tanto involucra un proceso adicional a la oxidación del Ir(III) precursor. Los cultivos celulares sobre IrOx lo muestran como el mejor substrato probado con diferencias significativas con respecto al TiO2. El crecimiento de dendritas no parece estar inhibido ya que la supervivencia neural es muy alta, equivalente a la referencia. Las capas del óxido mixto (Ir-Ti)Ox fueron obtenidas por spin coating en substratos de Pt/cuarzo partiendo de disoluciones de Ti (donde el Ti está en forma de isopropóxido) e Ir (donde el Ir está como cloruro). Las capas depositadas se trataron térmicamente a temperaturas de 600oCy 650oC. Los resultados de GIXRD muestran que las capas del óxido mixto son más cristalinas que los óxidos simples con tres fases presentes: TiO2 anatasa y rutilo e IrOx rutilo. Además diferencias en la intensidad de los picos con la variación del ángulo de incidencia hacen pensar que el material puede ser un compuesto estratificado con IrOx localizado en mayor proporción en la superficie. Las capas presentan una microestructura homogénea menos rugosa y más hidrofílica que en el caso de los óxidos simples. Los cultivos neuronales muestran una buena adhesión de las neuronas a las capas del óxido mixto y es evidente que la supervivencia celular mejora incrementando la cantidad de iridio. Al evaluar los tres materiales en términos de supervivencia y desarrollo neuronal se puede afirmar que el iridio tiene un papel determinante en la aplicación de dichos materiales como posibles substratos para crecimiento celular y electroestimulación. Además las capas de IrOx se muestran como la mejor opción para ser utilizadas como soporte neuronal. / Some electroactive oxide ionic conductors can be mixed ionic conductors (ionic-electronic conductivity) with an oxidation-reduction chemistry involving intercalation/deintercalation processes in open structures or with vacant. These materials may have physical properties related with changes in oxidation states of the elements involved in the oxide structure. Some of these oxides show biocompatible behaviours, which makes them ideal materials to be uses as electrodes in biological systems when combined with its electroactivity and biocompatibility. In this research work thin films of TiO2, IrOX and a mixed oxides of the two previous components have been obtained to be applied as substrates for neuronal growth. Once synthesized, the layers of the three materials under study were structurally characterized by GIXRD, X-ray reflectometry, XPS, XAS, Raman spectroscopy and ATR. The microstructure was evaluated using the techniques of AFM, SEM and contact angle measurement. Subsequently an electrochemical characterization and evaluation of the transport properties by CV, IS and ECQM was done. Finally the possible use of these materials as substrates for neuronal growth was evaluated by neuronal cells cultures of the cerebral cortex of rat embryos Whistar E14 and E18. TiO2 layers were obtained by sol - gel and deposited by spin coating on Indium Tin Oxide and quartz substrates; the films were heat treated at temperatures of 250oC, 350oC and 450oC in the case of samples deposited on ITO and 350oC, 450oC, 500oC and 600oC in the case of samples deposited on quartz. XPS studies reveal that TiO2 films treated at 450oC or with long heat treatment times contains small amounts, but significant on the surface, of Na ions from the glass substrate that may affect some applications. The samples treated at 350oC 250oc and are amorphous while those treated at 450oC showed an anatase structure with a nanostructured and homogeneous microstructure. TiO2 layers obtained do not passive current flow across a conductor substrate and its electrochemical action window is from -0.7 V to 0.5 V Vs Pt. The neuronal cell cultures show that there is neuronal growth on the TiO2 layers although an inhibition in the development of dendrites appears motivated by chemistry of the material rather than microstructure. IrOX layers were obtained by electrochemical deposition at constant current (35μA/cm2) and dynamic potential (0.55V, 10mV / s) with 17, 25, 50 and 100 cycles. The resulting structure was amorphous or quasi-amorphous with a rutile local structure that allows the insertion of H+ or K+, with variable degrees of homogeneity. The electrochemical and electrical characterization show that the IrOX obtained is an electro-ionic conductor (mixed) with the capacity to undergo changes in oxidation state of Ir, and simultaneous intercalation of protons in hydrated form. ECQM results show that the process of electrochemical formation of the IrOX films consumes 4.2 e-/Ir and therefore involves an additional oxidation process of the Ir (III) precursor. Cell cultures on IrOX show this material as the best substrate tested with significant differences respect to the TiO2. The growth of dendrites does not seem to be inhibited and the neural survival is very high, equivalent to the reference. The layers of mixed oxide (Ir-Ti)Ox were obtained by spin coating on substrates of Pt / quartz from solutions of Ti (where Ti is in the isopropoxide form) and Ir (where Ir is as a chloride). The layers deposited were treated at temperatures of 650oC and 600oC. GIXRD results show that the mixed oxide coatings are more crystalline than the simple oxides with three phases: anatase and rutile TiO2 and IrO2 rutile. Besides differences in the intensity of the peaks with the variation of the incidence angle suggest that the material can be laminated with the IrOX located mostly at the surface. The layers have a homogeneous microstructure, less rough and more hydrophilic than in the case of the simple oxides. The neuronal cell cultures show a good adhesion of the neurons on the mixed oxide layers and it is clear that cell survival improves by increasing the iridium amount. When the tree materials are evaluated in terms of neuronal survival and development can be said that the iridium has an important role in the implementation of these materials as potential substrates for cell growth and electrostimulation. Furthermore IrOX layers are shown as the best option to be used as neuronal support.

En el presente trabajo de tesis se propone como objetivos generales: el diseño, preparación y caracterización de nuevos materiales de electrodo para baterías de níquel-hidruro metálico, a partir de aleaciones formadoras de hidruro. Se pretende aumentar la capacidad de absorción de hidrógeno durante la carga y la actividad catalítica superficial para alcanzar altas velocidades de descarga. Posteriormente se compara el comportamiento en celda electroquímica respecto al funcionamiento en prototipos. Se caracterizan las aleaciones sintetizadas mediante diferentes técnicas adecuadas para los fines perseguidos: difracción de rayos X, espectroscopía dispersiva de energía, microscopía electrónica de barrido, espectroscopía de impedancia electroquímica, etc., a fin de obtener información sobre las propiedades de los materiales de electrodos en función de las variables de trabajo. Se desarrolla un modelo fisicoquímico que describe el comportamiento electroquímico de electrodos porosos constituidos por partículas de aleaciones del tipo AB<SUB>2</SUB> y AB<SUB>5</SUB>, y conteniendo carbón, parcialmente recubierto con teflón, como ligante. Este modo interpreta, describe y predice la respuesta de impedancia de los electrodos de hidruro metálico en diferentes estados de descarga.

En el primer capítol conté una introducció general de la tesis on es presenten les estructures més típiques dels polioxometal·lats i les característiques generals d'aquests complexes. En el segon capítol es presenten les metodologies computacionals en que es basen els estudis realitzats i la teoria en que es fonamenten les metodologies emprades. En el primer de resultats (capítol 3) es presenta un estudi previ on es comparen diferents mètodes computacionals amb les estructures més petites que existeixen com a POMs, els anions de Lindqvist, M6O19n-. En el segon capítol de resultats (capítol 4), s'ha reproduït l'espectre electrònic de polioxometal·lats que contenen un metall paramagnètic en estructures d'Anderson, XM6O24, utilitzant varies metodologies computacionals. En el cinquè capítol s'ha realitzat l'estudi semiquantitatiu de les propietats electroquímiques que experimenten les estructures "sandwich" amb més d'un metall paramagnètic en la seva estructura, en els que la reducció es produeix de manera selectiva. S'ha verificat la posició on es produirà la primera reducció de l'anió, així com l'estat fonamental de les espècies oxidades i reduïdes. S'ha pogut reproduir amb relativa exactitud l'electroquímica que presenten aquests anions i l'efecte del pH en els processos de reducció. El sisè capítol, és el més extens, s'han estudiat exhaustivament la modificació de les propietats d'un POM quan aquest conté un àtom de Tc. Primer es fa una discussió exhaustiva de les estructures de Lindqvist, M6O19n-, que s'agafa com a model per a posteriorment ser ampliat amb les estructures de Wells-Dawson. Aquests últims són uns candidats ideals per a la immobilització de l'ió Tc (99Tc) que s'obté com a residu radioactiu en les centrals nuclears. A continuació, s'ha ampliat l'estudi amb metalls de transició dels grup 6-9 on s'ha observat una tendència general en les propietats redox i de la basicitat que produeixen les substitucions dels metalls. En el capítol setè, després de veure com es modifiquen les propietats redox dels POMs monosubstituïts amb metalls de transició dels grups 6-9, s'ha passat a estudiar electrònicament i electroquímicament els anions de Keggin monosubstituïts, {MN}W11O39n- i s'han comparat amb els corresponents complexes oxo, {MO}W11O39 n-. En l'últim capítol es presenten les conclusions extretes dels treballs realitzats al llarg d'aquesta tesis. / The doctoral thesis consists of eight chapters. The first chapter contains an overview of the theories on the structures are more typical of polioxometalat and the general characteristics of these complexes. The second chapter presents the computational methods that are based on extensive research and theory that is based on the methodologies used. The first results (Chapter 3) iare presented on a previous study comparing different computational methods with the smallest structures that exist as polyoxoanions, the Lindqvist anions, M6O19n-. The second results chapter (Chapter 4), has reproduced the spectrum of electronic polioxometalat containing a paramagnetic metal in Anderson structures, XM6O24, using various computational methods. In the fifth chapter is the study conducted semiquantitative electrochemical properties of the sandwich type polyoxometalats with more than a paramagnetic metal in its structure, in which the reduction occurs selectively. Verified the position where the first reduction in this anion, as well as the fundamental species of oxidized and reduced. Could play with relative accuracy the electrochemical presented and how these anions in the pH of the reduction process. The sixth chapter is the largest, have been studied extensively the properties of a POM when it contains an atom of Tc. First is a comprehensive discussion of the structures Lindqvist, M6O19, which is taken as a model to be expanded later with the structures of Wells-Dawson. These are ideal candidates for the immobilization of ion Tc (99Tc) that occurs as a radioactive waste at nuclear power plants. Then, the study has been extended to transition metal of groups 6-9 where there has been a general trend in the redox properties and the basicity that produce the substituted metal. After seeing how altering the redox properties of metal knobs monosubstituted transition from groups 6-9, have gone to study the electronic and electrochemical of Keggin anions, {MN}W11O39n- and we have compared with the corresponding oxo complex, {MO}W11O39n-. In the final chapter presents the conclusions drawn from work done throughout this thesis.

Guía de experimentos de Laboratorio para el curso de Química, que corresponde al ciclo 2013-1. En este curso se imparte los conocimientos básicos y fundamentales de Química necesarios para todos los alumnos que siguen una carrera de Ingeniería.

Aprender química requiere no solo de la asimilación de conceptos teóricos, sino también de adquirir habilidades de desarrollo analítico. Para consolidar los conceptos teóricos se ha preparado una serie de ejercicios que el profesor desarrollará en clase. Al final de cada unidad, hemos preparado ejercicios integradores que le permitirá al alumno recordar y aplicar los conceptos fundamentales de cada unidad desarrollada. Te aconsejamos que, antes de desarrollar los ejercicios, revises los aspectos teóricos de cada unidad. El curso de química proporciona los conceptos básicos de la Química General y Química Orgánica enmarcados dentro de los principios de conservación del medio ambiente.

Guía de experimentos de Laboratorio para el curso de Química, que corresponde al ciclo 2013-2. En este curso se imparte los conocimientos básicos y fundamentales de Química necesarios para todos los alumnos que siguen una carrera de Ingeniería.

Guía de experimentos de Laboratorio para el curso de Química, que corresponde al ciclo 2014-1. En este curso se imparte los conocimientos básicos y fundamentales de Química necesarios para todos los alumnos que siguen una carrera de Ingeniería.

En este trabajo se estudió la cinética de disolución de pirita por ion férrico a través de técnicas electroquímicas aplicadas sobre electrodos fabricados a partir de partículas de pirita. Mediante estas técnicas se logró determinar por separado las expresiones para la oxidación de la pirita y la reducción del oxidante, e identificar la dependencia del potencial mixto y la corriente de corrosión respecto del pH y la concentración de fierro en solución. La metodología consistió en la utilización de una celda electroquímica de tres electrodos para obtener curvas corriente-potencial a través de barridos lineales de potencial, para los casos de pirita en soluciones con y sin presencia de fierro. Además, se determinó los potenciales mixtos medidos en forma estacionaria para soluciones con distinta concentración de fierro total, ion férrico e ion ferroso. Las condiciones de operación que se utilizaron fueron temperatura: entre 10ºC y 44ºC, pH: 1,32, 1,54 y 1,80, concentración de ion férrico: entre 0,002 y 0,190 M, concentración de ion ferroso: entre 0,001 y 0,169 M. En todos los casos estudiados se utilizó burbujeo de nitrógeno para asegurar la ausencia de oxígeno de modo que el ion férrico fuese el único agente oxidante del sistema. Se observó que la velocidad disminuye con el aumento del pH y de la concentración de ion ferroso, y aumenta con el incremento de la concentración de ion férrico. De estos factores, aquel que más influye sobre la velocidad de lixiviación es la razón férrico/ferroso, específicamente su aumento o en otras palabras que aumente la concentración de férrico y/o disminuya la concentración de ferroso, dado que afecta el valor del potencial mixto y, a su vez, el valor que alcanza la corriente de corrosión. En base a los resultados obtenidos la velocidad de lixiviación de pirita se pudo expresar de acuerdo a la siguiente expresión: en donde está expresado en (mol cm-2 s-1), corresponde a la constante de velocidad de disolución anódica de pirita (10-6,37 [A (L/mol)-0,21 cm-2), +3 corresponde a la constante de velocidad de la reducción de ion férrico y +2de la oxidación de ión ferroso sobre pirita (10-0,17 y 10-2,56 [A (L/mol)1,10 cm-2] respectivamente), y F es la constante de Faraday.