Alternativas operacionales en tecnologías de oxidación avanzada para el tratamiento de efluentes de alta carga contaminante

336 p.

Desarrollo de catalizadores de Co3o4 nanocristalinos para la oxidación de compuestos clorados

La contaminación atmosférica se presenta como uno de los problemas más importantes de las últimas décadas. Los efectos negativos de esta problemática son de carácter tanto global como local y ha n desencadenado una serie de daños que afectan al medio ambiente y a la salud de los seres vivos, entre ellos los seres humanos. El origen de la contaminación atmosféri ca se sitúa en los procesos que se derivan del aumento de la población, del desarrollo industrial, de la urbanización y del transporte. En la actualidad las industrias emplean una gran cantidad de sustancias químicas que son nocivas para el me dio ambiente. E ntre ellas destacan los compuestos orgánicos volátile s (COV) , los cuales se emiten a la atmó sfera cada vez en mayor medida. La creciente contaminación ha supuesto la implantación de una legislación medioambiental cada vez más severa. Como consecuencia, l as compañías están estudiando varias alternativas con el fin de cumplir las restricciones y de continuar con su marcha económica. Entre las posibles soluciones destacan los procesos catalíticos, los cuales representan más del 90% de entre los métodos lleva dos a cabo para el tratamiento químico.

Producción de hidrógeno por oxidación parcial de metano sobre espinelas de aluminato de níquel

[ES] Durante las últimas décadas, el hidrógeno ha atraído la atención tanto de gobiernos como de empresas debido al rápido desarrollo que las pilas de combustible han mostrado, principalmente por sus posibles aplicaciones en el sector automovilístico, periodo durante el cual prácticamente todos los fabricantes de vehículos han mostrado sus prototipos empleando pilas de combustible. No obstante, la obtención de hidrógeno puro para la alimentación de las pilas de combustible presenta un problema ya que las fuentes existentes no están fácilmente disponibles o son difícilmente almacenables. Esto requiere que, al menos a corto plazo, el hidrógeno sea mayoritariamente adquirido mediante el reformado de hidrocarburos ligeros o hasta fracción gasolina. Las variantes subestequiométricas del catalizador NiAl2O4 son una opción interesante como alternativa para reducir costes de operación en el reformado catalítico, debido a que presentan estabilidad a baja temperatura y elevada dispersión del NiO en la estructura, lo cual regula la formación de partículas más grandes que reduzcan su actividad.

Síntesis, caracterización y actividad catalítica de cobaltohidroxiapatita en la oxidación de 1,2 dicloroetano

En este trabajo se ha estudiado la oxidación catalítica del compuesto 1,2 dicloroetano hacia productos no peligrosos como el ácido clorhídrico y el dióxido de carbono. El objetivo ha sido estudiar el efecto de catalizadores con distintas cantidades de cobalto soportados sobre hidroxiapatita de calcio calcinada a 500ºC, considerada un soporte no convencional y ver el efecto de esta reacción sobre los catalizadores.

Síntesis y caracterización de perovskitas LaCoO3 y LaMnO3 para la oxidación de NO a NO2

Las perovskitas con fórmula general ABO(3) son una alternativa prometedora a los catalizadores convencionales basados en metales nobles para la reducción de contaminantes procedentes de motores diésel, debido a su bajo coste, excelentes propiedades redox y alta durabilidad. En este trabajo se sintetizarán las perovskitas LaCoO3 y LaMnO3, por el método del ácido cítrico. Las muestras preparadas serán caracterizadas por técnicas como XRD, BET, H2-TPR y SEM. Se analizará su actividad en la reacción de oxidación de NO a NO(2).

Innovative reaction systems for acetal (1,1 diethoxy butane) production from renewable sources

370 p.: il., graf.

Desarrollo y aplicación de técnicas avanzadas de medida de compuestos orgánicos volátiles en la atmósfera

331 p.

Desarrollo de procesos hidrometalúrgicos para la fabricación de compuestos de zinc a parir de óxido Waelz

309 p.

Caracterización estructural y magnética de aleaciones intermetálicas Fe-Al-Si mediante espectroscopia Mössbauer

253 p.

Development of catalytic methane reforming systems integrating hydrogen selective PdCu membrane modules

En la presente tesis doctoral se ha estudiado la integración del proceso de producción de hidrógeno con su purificación mediante el empleo de membranas selectivas de hidrógeno. La producción de hidrógeno se realiza empleando catalizadores no convencionales de níquel soportado sobre magnesia y alúmina en un reactor catalítico. Se analiza la actividad de los catalizadores y la producción de hidrógeno mediante distintos procesos con metano como son la oxidación parcial catalítica (OPC), OPC húmeda y reformadoLa purificación de hidrógeno se realiza en un módulo provisto de una membrana selectiva de hidrógeno de PdCu depositado en un soporte poroso cerámico. Una vez optimizada su preparación mediante deposición no electrolítica se caracterizan. Para ello se determina su permeabilidad a distintas temperaturas y realizando ciclos térmicos en atmósferas inerte y de hidrógeno, que puede fragilizar el metal. Una vez preparados los catalizadores y las membranas se integran los dos sistemas y se determinan los parámetros de operación óptimos como la presión de la línea de alimentación y el caudal de gas de arrastre en el módulo de membrana. Ambos parámetros se optimizan para lograr la máxima recuperación de hidrógeno en el módulo de membrana. Por últimos se realizan ensayos completos de producción y purificación, que permiten observar el rendimiento del sistema y también el efecto que los compuestos de la mezcla compleja alimentada a las membranas tienen en su comportamiento. Para concluir la integración de procesos se realizan ensayos añadiendo azufre de forma que el sistema sea más similar al proceso real. Esto permite también analizar el efecto del azufre tanto en los catalizadores como en las membranas.

Influencia de las células madre mesenquimales en la recuperación de oligodendrocitos sometidos a estrés oxidativo

179 p.

Deposición de carbono en las superficies de películas delgadas de Fe sumergidas en tolueno en condiciones ambientales

Las nanoestructuras han sido muy estudiadas debido a su importancia en aplicaciones tecnológicas y biomédicas, como por ejemplo el recubrimiento de los sensores y biosensores. Estas necesitan ser recubiertas para su protección y/o funcionalización. Un estudio sobre las superficies de nanopartículas magnéticas y esféricas (MNPs) de Fe y Ni reveló que el tolueno actúa como catalizador de reacciones de condensación de los componentes aromáticos formando estructuras gigantes, policíclicas e irregulares, creando así una especie de recubrimiento de carbono. También se ha estudiado la posibilidad de formar recubrimientos con carbono en películas de hierro y permalloy (FeNi) en tiempos largos de tratamiento de 1 año. En el presente trabajo, debido a los resultados anteriores para las películas delgadas de hierro, se ha estudiado el desarrollo del proceso de deposición del grafeno defectuoso a temperatura ambiente, sobre las superficies de las películas delgadas de hierro en periodos de entre unos días hasta medio año aproximadamente. Se ha hecho un estudio en función del tiempo de inmersión en tolueno de las propiedades estructurales y magnéticas de las películas de hierro depositadas sobre vidrio. Las películas de hierro han sido preparadas por el método de pulverización catódica y después sumergidas en tolueno. Las técnicas utilizadas para la caracterización estructural han sido, la difracción de Rayos-X, los estudios de microscopia electrónica de barrido (SEM) y la perfilómetría. La caracterización magnética se ha hecho con un magnetómetro de Kerr (MOKE) y un magnetómetro vibrante (VSM). Las muestras cristalizaban en el sistema cúbico FCC del grupo espacial Fm-3m, con parámetro de celda de 3.5922Ǻ. El tamaño de dominio coherente para los índices de Miller (110) ha ido aumentando a lo largo del tratamiento. Para el índice de Miller (211) el tamaño de dominio coherente ha disminuido. Este comportamiento se explica tendiendo en cuenta el modelo propuesto en la literatura científica del proceso de formación de las estructuras de grafeno defectuoso. El análisis de las imágenes de SEM y los correspondientes datos de la emisión de Rayos-X han confirmado la presencia del carbono en la superficie. La cantidad del carbono en la superficie de las películas de hierro aumenta con el incremento del tiempo de inmersión en tolueno. Ha sido posible detectar la presencia del carbono en la superficie después de 9 días de inmersión (por lo tanto, el proceso de las estructuras policíclicas e irregulares es relativamente rápido). La deposición del carbono no resulta en una formación de estructura uniforme, así que cuanto más largo es el tratamiento, más complicadas son las estructuras. Como resultado del tratamiento superficial durante aproximadamente medio año, se observa un aumento de rugosidad de un micrómetro aproximadamente. La diferencia entre las medidas de MOKE y VSM para el campo coercitivo y la remanencia, se explica teniendo en cuenta el proceso de oxidación de la superficie y la interacción de algunas partes de la película de hierro con el tolueno, que pueden causar la relajación de las tensiones. La imanación de saturación obtenida para las películas después del tiempo de tratamiento de 135 días es de 192 emu por gramo. La disminución de la imanación de saturación es debida a la oxidación de las películas por el contacto con la atmósfera y el tolueno. En un cálculo aproximado se ha llegado a la conclusión que dicha capa tiene un espesor de 50 nm, repartida en dos capas de 25 nm. De todo lo anterior y de la base de análisis de las propiedades estructurales y magnéticas de las películas delgadas de hierro sumergidas en tolueno para hacer el tratamiento superficial a temperatura ambiente, se concluye, que las estructuras policíclicas e irregulares de grafeno defectuoso se forman relativamente rápido. El tratamiento con el tolueno no causa muchos cambios en la estructura y en las propiedades magnéticas, se trata de procesos superficiales. La modificación in situ de películas de hierro en tolueno, puede ser candidato a método de protección y funcionalización de los sensores magnéticos.

Reformado de hidrocarburos logísticos sobre catalizadores de NiAl2O4 de prestaciones mejoradas

La obtención de corrientes ricas en hidrógeno se presenta como un reto de alto interés industrial ya que constituyen la alimentación de los sistemas de producción energética más prometedores a medio-largo plazo, las pilas de combustible. El avance en la implementación industrial de estos dispositivos está condicionado por la disponibilidad de fuentes de hidrógeno fácilmente disponibles y almacenables. Los combustibles logísticos (gas natural, gasolina y diesel) son recursos todavía abundantes cuya transformación química puede satisfacer esta demanda de hidrógeno. En este Trabajo Fin de Grado se plantea un estudio sobre diferentes estrategias de reformado (oxidación parcial, reformado con vapor de agua o reformado autotérmico) empleando espinelas de aluminato de níquel como catalizadores alternativos a los metales nobles (Rh)

MOFs basados en metaloporfirinas: diseño estructural orientado a la biomimetización de sus propiedades naturales

La Ciencia y Tecnología de Materiales tiene el reto permanente de desarrollar y mejorar materiales multifuncionales y respetuosos con el medio ambiente. En este sentido, los materiales de tipo MOF (Metal-Organic Framework) están siendo objeto de un gran interés, ya que las redes sólidas de coordinación (especialmente, las porosas) presentan aplicaciones en campos en los que la sociedad manifiesta una demanda creciente de ciencia y tecnología, como el almacenamiento y transporte de energía, la captura de gases con efecto invernadero, la catálisis heterogénea y la liberación controlada de fármacos, entre otros. En este contexto, el presente trabajo se planteó con el objetivo de desarrollar nuevos materiales de tipo MOF basados en metaloporfirinas, al objeto de mimetizar las funciones que desempeñan las mismas en los sistemas biológicos, con el fin de reproducirlas en el estado sólido. Para ello, se han escogido biometales como el hierro y el cobalto: característicos de estos sistemas, de bajo coste y medioambientalmente respetuosos. Por otra parte, las porfirinas seleccionadas han sido las siguientes: TPP (meso-tetra-4-fenilporfirina), TCPP (meso-tetra-4-carboxifenilporfirina) y TPPS (meso-tetra-4-sulfonatofenilporfirina). Estas tres moléculas conforman un conjunto de ligandos que difieren ligeramente en sus grupos funcionales. Asimismo, en ocasiones, se ha utilizado un ligando secundario dipiridínico (4,4´-bipiridina) que ha actuado como espaciador. El diseño de las síntesis se ha centrado tanto en las combinaciones adecuadas de metales y ligandos como en la selección de las técnicas de síntesis. Así, se han obtenido cinco nuevos compuestos, que se han sintetizado en condiciones solvotermales suaves o mediante radiación microondas. La caracterización preliminar de los mismos se ha llevado a cabo mediante análisis cuantitativo, espectroscopia infrarroja y Raman, difracción y fluorescencia de rayos X y medidas de densidad. El estudio estructural se ha realizado mediante difractometría de rayos X y el estudio térmico se ha llevado a cabo mediante termogravimetría y termodifractometría. En los casos en que ha resultado procedente, también se han caracterizado los compuestos mediante espectroscopia ultravioleta-visible (UV-Vis), Mössbauer y resonancia paramagnética electrónica (EPR) y mediante medidas de la susceptibilidad magnética. Asimismo, ocasionalmente, se han realizado cálculos mecano-cuánticos basados en la teoría del funcional de la densidad (DFT) y medidas catalíticas. El primero de los cinco compuestos obtenidos, de fórmula [FeTCPP], es quiral y destaca por ser la tercera estructura 2D publicada basada en esta porfirina. La formación de este compuesto está condicionada por la oxidación de los iones de hierro y por la existencia de grupos carboxílicos en la porfirina. Por otra parte, con la participación del espaciador 4,4´-bipiridina (bipy) se han obtenido tres redes 1D. Así, la estructura cristalina del compuesto ([FeTPPbipy]•)n se explica mediante la formación de radicales neutros que se estabilizan en un empaquetamiento que permite la formación de enlaces entre los grupos fenílicos de distintas cadenas. La formación de estos enlaces queda corroborada por la existencia de significativas interacciones antiferromagnéticas. Por otra parte, en el compuesto [CoTPP(bipy)]•([CoTPP])0.22•(TPP)0.78, la disposición de las cadenas deja grandes huecos en la red que se ocupan con porfirinas tanto coordinadas como sin coordinar. El tercero de estos compuestos 1D presenta la fórmula [CoTPPS0.5(bipy)(H2O)2]•6H2O y destaca porque la extensión de las cadenas se produce por la alternancia de dos tipos de octaedros de CoII. La naturaleza de los grupos sulfonato de la porfirina TPPS es determinante para comprender la intrincada red de enlaces de hidrógeno de este compuesto, que propician la formación de una red interpenetrada caracterizada por su gran estabilidad térmica (hasta los 370ºC). Finalmente, con la porfirina TCPP se ha obtenido un segundo compuesto de fórmula -O-[FeTCPP]2•nDMF (n≈ 16; DMF = dimetilformamida). El mismo presenta grandes cavidades (47% de porosidad) que diluyen la matriz magnética, caracterizada por fuertes interacciones antiferromagnéticas intradiméricas. Todo ello revela una inusual estructura superhiperfina, observada por espectroscopia EPR. El trabajo que se recoge en esta memoria constituye, por lo tanto, un “viaje” de mayor a menor dimensionalidad en las estructuras cristalinas. La guía de este viaje ha sido la búsqueda de propiedades catalíticas en sistemas heterogéneos. Así, el [CoTPP(bipy)]•([CoTPP])0.22•(TPP)0.78 obedece el enfoque de inmovilizar o anclar el catalizador en los huecos de la red. Sin embargo, la estrategia alternativa seguida para el compuesto m-O-[FeTCPP]2•nDMF (es decir, que el propio MOF actúe de catalizador) es la que ha aportado mejores y más prometedores resultados en lo que a catálisis heterogénea se refiere.

Charge and spin transport in graphene devices

170 p.