Síntesi i caracterització de nanopartícules de níquel

La finalitat d’aquest projecte és la síntesi de nanopartícules (partícules d’entre 1 i 100 nm) de níquel metàl·lic. Entenent els processos de formació, així com els factors decisius de les condicions de reacció. Caracteritzar tant a nivell estructural com magnètic les nanopartícules obtingudes amb estructura típica fcc, i prenent atenció en aquelles mostres que presentin la fase NiHCP.

Preparació d'òxids mesoporosos mitjançant nanocasting

S’ha sintetitzat pel mètode de nanocasting pols nanomètrica d’In2O3, NiO i Co3O4 utilitzant diferents mesoestructures de sílice (SBA-16, SBA-15 i KIT-6) com a motlle rígid. Les rèpliques obtingudes s’han caracteritzat amb les tècniques de difracció de raigs X, microscòpia electrònica de rastreig, microscòpia electrònica de transmissió d’alta resolució i BET. L’òxid d’indi, l’òxid de níquel i l’òxid de cobalt obtinguts a partir de la sílice SBA-15 i KIT-6 conserven perfectament l’estructura mesopòrica del motlle, amb valors del diàmetre de porus al voltant dels 7-8 nm. Les rèpliques del motlle SBA-15 estan formades per nanofilaments llargs, mentre que les rèpliques de KIT-6 presenten una estructura hexagonal. A partir del motlle de tipus gàbia (SBA-16), si bé el Co3O4 obtingut és mesopòric, en els altres dos casos (In2O3 i NiO) no s’ha observat ordenament. Per a les rèpliques In2O3 KIT-6 i NiO SBA-15, la caracterització mitjançant BET ha permès corroborar el caràcter mesoestructurat de les mostres.

Fabricació i caracterització de nanoestructures de carboni

En aquest treball s’han sintetitzat nanoestructures de carboni per mòlta mecànica d’alta energia (HEBM) a partir de pols de grafit. La caracterització s’ha realitzat per microscòpia electrònica de transmissió d’alta resolució i difracció de raigs X. S’han obtingut nanoestructures corbades de carboni (highly curved carbon nanoestructures), nanoarcs de carboni (nanoarches o halfnanotubes) i cintes de carboni (ribbons). Al modificar la composició de la mòlta de grafit barrejant-hi pols de ferro, cobalt, níquel o ferrocene; s’ha observat que aquests compostos no es troben dins les nanoestructures de carboni formades. Concretament, el ferro forma uns agregats, en canvi el cobalt, el níquel i el ferrocene formen nanopartícules. Combinant la HEBM amb un posterior tractament tèrmic s’han obtingut la mateixa quantitat i tipus de nanoestructures, sense observar la formació de noves nanoestructures (nanotubs de carboni) o la modificació de les ja obtingudes durant la mòlta mecànica. Futurs treballs amb mòlta mecànica i tractament tèrmic es podrien centrar en l’optimització del tractament tèrmic per poder aconseguir la síntesis de nanotubs de carboni.

Screening of highly modular sugar-based ligand libraries in the enantioselective C-C coupling reactions

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la University of Nottingham, Gran Bretanya, entre març i abril del 2007. Aquest treball s’ha centrat en l’aplicació de compostos derivats de la D-(+)-glucosa, de la D-(+)-fructosa i la D-galactosa com a lligands de catalitzadors homogenis quirals en dos reaccions asimètriques: addició 1,2 a aldehids catalitzada per níquel i addició 1,4 conjugada catalitzada per coure.(veure figura adjunta al final del document). En primer lloc, s’ha estudiat l’aplicació dels compostos L1-L6 a les reaccions d’addició 1,2 a aldehids catalitzades per níquel. S’ha observat que la selectivitat del procés depèn principalment del grup funcional unit a l’esquelet del lligand, de les propietats estèriques del substituent en la funció oxazolina i de l’estructura del substrat. S’ha obtingut fins a un 59% d’excés enantiomèric utilitzant el precursor de catalitzador que conté el lligand L3a. En segon lloc, aquest treball descriu l’aplicació de les tres famílies de compostos (L1-L11) com a lligands en la reacció d’addició 1,4 catalitzada per coure de compostos organometàl•lics a diferents enones amb diferents propietats estèriques. L’ús de les llibreries de compostos fosfit-oxazolina (L1-L5) i fosfit-fosforamidit (L6) han proporcionat bones enantioselectivitats (fins a 80%) en l’addició de reactius de trialquilalumini a diferents enones. En canvi, la llibreria de compostos monofosfit (L7-L11) ha mostrat bones activitats però enantioselectivitats fins a 57%.

Autoensamblaje dirigido de nanoestructuras de Ce0,9Gd0,1O2-y crecidas por vía química sobre sustratos nanoindentados

En la presente memoria se expone el trabajo realizado en el marco de partículas nanométricas de óxido de cerio (IV) dopado con gadolinio (Ce0,9Gd0,1O2‐y) crecidas por métodos químicos sobre sustratos de tipo perovskita previamente modificados por nanoindentación. El estudio de la influencia de las deformaciones mecánicas del sustrato en la ordenación espontánea de las nanoestructuras nos permitirá poder prever y diseñar sistemas de autoensamblaje asistido y asomarnos al ansiado control en la fabricación de sistemas en el rango nanométrico.

Estudio de cerámicas nanoestructuradas mediante difracción de rayos X y microscopía electrónica de alta resolución

Este proyecto trata sobre la determinación de las relaciones epitaxiales que se dan entre una capa de NGO (Oxido de Neodimio-Galio) y una capa depositada de CGO (Óxido de Cerio dopado con Gadolinio). Con ello buscamos estudiar indirectamente como podemos producir las dislocaciones antes citadas mediante la tensión superficial que se crea al dar lugar un crecimiento heteroepitaxial auto-ensamblado de nanohilos sobre un substrato. Para utilizar en el futuro esta cerámica nanoestructurada como plantillas de superconductores. Abordaremos este objetivo mediante dos vertientes distintas. Por un lado, mediante el estudio de una muestra mediante difracción de rayos X en dos dimensiones (DRX2). Y paralelamente mediante su visualización usando Microscopía Electrónica de Transmisión (MET).

Determinació de la deposició atmosfèrica de metalls pesants a les Muntanyes de Prades (Tarragona) a partir dels bioindicadors Xanthoria parietina i Hypnum cupressiforme

En aquest estudi s’ha determinat la deposició atmosfèrica de metalls pesants a partir dels bioindicadors Xanthoria parietina (liquen) i Hypnum cupressiforme (molsa), en 16 punts de mostreig repartits per la zona on s’ubicarà el futur parc natural de les Muntanyes de Prades (Tarragona). A partir de la comparació de les concentracions obtingudes en aquest treball amb les d’altres estudis de plantejament equiparable, es va comprovar que la majoria de valors de concentració dels metalls eren similars als d’altres zones geogràfiques estudiades, a excepció del crom i el níquel, que presentaven valors clarament més elevats. A partir de proves estadístiques (ANOVA, regressions múltiples) es va determinar que existien diferències significatives entre les concentracions de metalls dels diferents punts de mostreig. També es van detectar correlacions significatives entre les concentracions dels punts de mostreig i la distància d’aquests respecte els focus potencials de contaminació que s’havien considerat prèviament. Amb les dades obtingudes a partir un petit anàlisi de la riquesa liquènica dels punts de mostreig, es va disposar d’informació extra per poder avaluar les fonts i el patró de distribució d’aquests contaminants.

L'anoditzat d'alumini com a eina per a la fabricació de nanomaterials 1D

El projecte se centra en la fabricació de nanomaterials 1D mitjançant una estratègia sintètica, basada en la combinació de metodologies top-down i bottom-up: la deposició de materials diversos a l’interior de l’estructura porosa de l’alúmina anòdica. En una primera etapa del treball, es desenvolupa el procés de fabricació de les membranes poroses, conegut com anoditzat de l’alumini. S’analitzen diversos aspectes del procés per tal d’optimitzar-lo i aconseguir la fabricació de capes poroses d’elevada qualitat de manera controlada, reproduïble i utilitzant un alumini de baixa puresa. Posteriorment, s’avalua la versatilitat de les membranes com a plantilla per a l’obtenció de nanomaterials amb geometria 1D (nanofils i nanotubs) mitjançant tècniques diverses. D’una banda es fabriquen nanofils de níquel magnètics mitjançant tècniques electroquímiques de deposició, amb la novetat que la formació del dipòsit té lloc directament a través del sistema alumini – alúmina. D’altra banda, s’obtenen nanotubs d’òxid de ferro magnètic (Fe3O4) mitjançant la tècnica de deposició per capes atòmiques. Les dues tècniques permeten un alt control de tots els paràmetres estructurals. Finalment, s’inclou un estudi sobre la preparació de membranes poroses d’alúmina anòdica avançades. La principal característica d’aquestes membranes és la modulació a voluntat del diàmetre de porus, resultant en pseudo-nanoestructures 1D.

Estudio de los mecanismos terapéuticos en la inducción de tolerancia immunológica en un modelo animal de esclerosis múltiple

En una serie de estudios previos demostramos que la infusión de células de médula ósea (MO) modificadas genéticamente para la expresión del autoantígeno MOG40-55 en ausencia de mieloablación inducía tolerancia antígenoespecífica en un modelo murino de esclerosis múltiple. También observamos que este efecto terapéutico no requería injerto hematopoyético. Nos propusimos estudiar si el efecto tolerogénico está inducido por una subpoblación de células generadas durante la transducción de la MO y el papel de las células T reguladoras en la inducción de la tolerancia. Las células de MO fueron cultivadas y transducidas usando medio complementado con 20% FCS y medios condicionados como fuente de stem cell factor (SCF) e IL-3 murinos. Las diferentes poblaciones celulares se separaron por citometría de flujo y se analizó la capacidad supresora de las poblaciones candidatas. Por otro lado se analizó la presencia de células T reguladoras en bazo y SNC de los ratones recuperados después de la infusión de células de MO transducidas. A los cinco días de cultivo, la mayoría de células presentaban fenotipo mieloide (Mac-1+Gr-1low/-:31,9+-10,2%; Mac-1+Gr-1high:26,0+-3,3%). Ambos fenotipos se corresponden con dos subpoblaciones de células mieloides supresoras (MDSC, tipo monocí¬tico y granulocítico respectivamente) descritas recientemente. Se estudió la capacidad de ambas poblaciones para suprimir la respuesta proliferativa específica de esplenocitos frente a MOG40-55 in vitro, observando una mayor capacidad de supresión de las MDSC monocíticas, que se correspondí¬a con niveles significativamente superiores de actividad de las enzimas arginasa-1 y sintasa de óxido nítrico (ambos mecanismos supresores característicos de las MDSC). A los 7 días del tratamiento no se observaron diferencias significativas en el porcentaje de células T reguladoras (Treg y Tr1) entre el grupo tratado (liM) y los grupos de control.

Estudi de l'estabilitat tèrmica de l'espinel·la NiCo2O4 mesoporosa

Els materials mesoporos (amb una mida controlada de porus entre els 2 i 50 nm) tenen com a tret diferencial la seva gran superfície específica, la qual els fa aptes per a aplicacions molt diverses. L’espinel·la de NiCo2O4 és aplicable com a sensor de gasos, com a catalitzador de les reaccions d’evolució i reducció d’oxigen o com a elèctrode en electrosíntesi inorgànica i orgànica. Hom preveu que l’obtenció de NiCo2O4 mesoporós podria ampliar el ventall d’aplicacions d’aquest material o millorar les prestacions de les ja existents. L’objectiu del projecte és el de determinar el rang de temperatures d’ús dels dispositius que incorporin l’espinel·la de NiCo2O4 mesoporosa. Per tal d’analitzar l’estabilitat tèrmica d’aquest material, es realitza un procés de síntesi complet de mostres d’aquestes característiques. S’inicia un procés d’obtenció de nanomotlles de sílice amb mesoestructura SBA-15 i KIT-6 pel mètode de soft-templating. Aquests templates es validen per TEM i EDX i són els emprats per a la síntesi de mostres de NiCo2O4 per hard-templating. Un cop sintetitzades les mostres de NiCo2O4 SBA-15 i KIT-6, es procedeix a validar la qualitat de la seva mesoestructura per TEM, i la seva composició química per EDX i de fases per XRD. Aquestes dues mostres as-prepared passen a ser sotmeses a un seguit de tractaments tèrmics a temperatures de 400ºC, 450ºC, 500ºC, 550ºC i 600ºC. Això permetrà observar per TEM el col·lapse de la mesoestructura i per XRD serà possible detectar i quantificar la segregació de NiO que podria malmetre les propietats del material en qualsevol de les seves aplicacions. Segons l’aparició d’aquests dos efectes negatius, es determinarà una temperatura crítica de funcionalitat del NiCo2O4 mesoporós. També es farà una anàlisi termogravimètrica dels precursors emprats per a la síntesi del NiCo2O4 confinats en templates de sílice: nitrat de cobalt i nitrat de níquel per separat, i una mescla d’ambdós amb proporcions 0,5:1 Ni(II):Co(II). Es podrà observar en quines temperatures tenen lloc el processos físicoquímics patits per aquests precursors, quan té lloc la formació dels òxids pertinents i com afecta la presència dels nanomotlles a cada un d’ells. Finalment, aquest projecte també incideix en l’estudi de la reproductibilitat per hard-templating de l’espinel·la de FeCo2O4, un material força desconegut en format mesoporós. I la caracterització de les mostres as-prepared per TEM, EDX i XRD.

Estudi de les càrregues ambientals del compostatge casolà. Simulació d'un sistema de compostatge domèstic i determinació d'emissions de gasos contaminants

Aquest treball s’enfoca cap l’anàlisi de les emissions de gasos amb un potencial impacte negatiu sobre l’entorn que es poden emetre a l’atmosfera durant el compostatge casolà com són el metà i l’òxid nitrós pel seu paper de gasos d’efecte hivernacle i l’amoníac, però sense oblidar el seguiment dels paràmetres del procés en si i la determinació de la qualitat del compost produït. Durant poc més de 6 mesos s’ha simulat un sistema de compostatge casolà tal i com podria donar‐se en un domicili particular i s’ha confirmat la seva eficàcia en la reducció en pes del residu tractat així com l’obtenció d’un producte final altament estable i d’una qualitat més que acceptable. Pel que fa a les emissions de gasos, les quantitats determinades no són menyspreables. L’experiment s’ha realitzat per triplicat. Les emissions són molt erràtiques i no s’han trobat patrons clars en la seva evolució durant el procés de compostatge més enllà d’una certa correlació entre les emissions d’amoníac i la diferència de temperatures entre l’ambient i l’interior dels compostadors. Cal destacat un elevat grau de biaix en la determinació d’emissions gasoses a petita escala, com és el cas del compostatge casolà. Finalment constatar que la generació de lixiviats en el compostatge domèstic pot ser important donat el contingut en aigua de la matèria orgànica tractada a nivell casolà i el limitat accés a material estructurant sec que es té per a compensar‐les.

Microstructure and magnetic properties of Ni50 Mn37 Sn13 Heusler alloy ribbons

The Heusler alloy Ni50 Mn37 Sn13 was successfully produced as ribbon flakes of thickness around 7-10 μm melt spinning. Fracture cross section micrographs in the ribbon show the formation of a microcrystalline columnarlike microstructure, with their longer axes perpendicular to the ribbon plane. Phase transition temperatures of the martensite-austenite transformation were found to be MS =218 K, Mf =207 K, AS =224 K, and Af =232 K; the thermal hysteresis of the transformation is 15 K. Ferromagnetic L 21 bcc austenite phase shows a Curie point of 313 K, with cell parameter a=0.5971 (5) nm at 298 K, transforming into a modulated 7M orthorhombic martensite with a=0.6121 (7) nm, b=0.6058 (8) nm, and c=0.5660 (2) nm, at 150 K

Instalación de Generador fotovoltaico aislado de red en explotación de ganado porcino en la provincia de Zaragoza

El creixement del mercat de les renovables impulsat pels governs per lluitar contra els efectes de l'emissió de CO2, ha permès un descens dels costos dels equips fotovoltaics i la consegüent reducció del cost de producció del kWh produït per aquesta tecnologia, fent-la competitiva enfront de la generació per mitjà de motors de gasoil. Les explotacions ramaderes allunyades de la xarxa de distribució que en l'actualitat es proveeixen per mitjà de generadors de gasoil poden millorar el resultat del seu compte d'explotació gràcies a aquest tipus de generadors. La instal·lació trifàsica a què fa referència aquest projecte tindrà una potència màxima del generador (pic) de 24,42 kWp, amb tres inversors carregadors de 7 kW nominals, i una bancada de bateries de Níquel Cadmi de 48V i 3300Ah, permetrà satisfer els requeriments energètics de l'explotació amb la qualitat i seguretat necessària reduint el consum actual de gasoil en un 95% i una reducció de les emissions de CO2 de 160 Tm.

Controlling the spin of metal atoms adsorbed on oxide surfaces: Ni on regular and defective sites of the MgO(001) surface

We have analyzed the relative energy of nonmagnetic and magnetic low-lying electronic states of Ni atoms adsorbed on regular and defective sites of the MgO(001) surface. To this end cluster and periodic surface models are used within density functional theory. For Ni atoms adsorbed on oxygen vacancies at low coverage, the interaction energy between the metal and the support is much larger than on regular sites. Strong bonding results in a diamagnetic adsorbed species and the energy required to reach the high-spin state increases. Moreover, a correlation appears between the low-spin to high-spin energy difference and the interaction energy hypothesizing that it is possible to prepare the surface to tune the high-spin to low-spin energy difference. Magnetic properties of adsorbed thin films obtained upon increasing coverage are more difficult to interpret. This is because the metallic bond is readily formed and dominates over the effect of the atoms directly bound to the vacancy.

Cementos quimicos formulados con subproductos de oxido de magnesio

Es posible obtener cementos de fosfato de magnesio y potasio (KMgPO4·6H2O; K-estruvita), mediante la reacción en medio acuoso del óxido de magnesio y el dihidrogenofosfato de potasio, siendo ésta una reacción exotérmica muy rápida que permite el fraguado del material en pocos minutos. Estos cementos, formulados a partir de óxidos de magnesio de elevada pureza y coste elevado, se encuentran descritos en la bibliografía para su utilización en el encapsulamiento de residuos especiales y como morteros de cemento para la reparación de hormigón. Sin embargo cabe la posibilidad de poder formular este mismo tipo de cementos con óxidos de magnesio de bajo contenido, cuyo precio es del orden de 10 a 15 veces más barato que el óxido de magnesio de elevada pureza. En el presente estudio se evalúa la utilización de óxidos de magnesio de bajo contenido (¿70% MgO), obtenidos en el proceso de calcinación de la magnesita natural, para la formulación de cementos de K-estruvita. En este estudio se pretende determinar la formulación óptima de estos cementos a partir de la evaluación tanto de las propiedades mecánicas como de los tiempos de fraguado de las diferentes composiciones.