Síntesi i caracterització de nanopartícules d'òxid de cobalt

L’objectiu d’aquest projecte és sintetitzar i caracteritzar nanopartícules d’òxid de cobalt. Ens interessa estudiar diferents isomorfes de monòxid de cobalt (CoO) ja que són materials nous i se’n desconeixen les propietats; en algunes investigacions s’intueix un comportament antiferromagnètic la qual cosa les fa especialment interessants per aplicacions magnètiques.

Estudi de la reductibilitat de catalitzadors basats en cobalt i el seu comportament en la reacció de desplaçament de gas d'aigua de CO

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la universitat d'Udine, Itàlia, entre setembre i desembre del 2006.S'han caracteritzat mitjançant la reducció a temperatura programada i tests catalítics catalitzadors en pols basats en cobalt i supostats en òxid de zinc i monòlits ceràmics funcionaliltzats també amb cobalt i òxid de zinc. L'addició de promotors (manganès, crom i ferro ) als catalitzadors en pols, preparats per impregnació i precipitació, no afecta significativament ni la temperatura a la qual té lloc la reducció ni al percentatge global de reducció. En els cicles de reducció-oxidació sí que s'observen diferències entre el primer perfil de reducció i els següents, especialment en el cas de la mostra que té ferro com a promotor, on les diferències s'accentuen en cicles successius (fins al quart). S'ha evaluat l'activitat d'aquests catalitzadors en la reacció de desplaçament de gas d'aigua, obtenint uns resultats satisfactoris. Finalment s'han realitzat reduccions a temperatura programada i tests catalítics en la reacció de desplaçament de gas d'aigua amb monòlits funcionalitzats amb cobalt i òxid de zinc (en cap d'ells s'ha introduït promotors). El nivell de conversió assolit és menor que en el cas de catalitzadors en pols, fet que s'associa a la geometria d'aquests sistemes catalítics, però la relació CH4/CO2 és més favorable que en els catalitzadors en pols, el que els converteix en sistemes molt selectius.

Effects of cobalt-chromium everolimus eluting stents or bare metal stent on fatal and non-fatal cardiovascular events: patient level meta-analysis

Objectives: To examine the safety and effectiveness of cobalt-chromium everolimus eluting stents compared with bare metal stents. Design: Individual patient data meta-analysis of randomised controlled trials. Cox proportional regression models stratified by trial, containing random effects, were used to assess the impact of stent type on outcomes. Hazard ratios with 95% confidence interval for outcomes were reported. Data sources and study selection: Medline, Embase, the Cochrane Central Register of Controlled Trials. Randomised controlled trials that compared cobalt-chromium everolimus eluting stents with bare metal stents were selected. The principal investigators whose trials met the inclusion criteria provided data for individual patients. Primary outcomes: The primary outcome was cardiac mortality. Secondary endpoints were myocardial infarction, definite stent thrombosis, definite or probable stent thrombosis, target vessel revascularisation, and all cause death. Results: The search yielded five randomised controlled trials, comprising 4896 participants. Compared with patients receiving bare metal stents, participants receiving cobalt-chromium everolimus eluting stents had a significant reduction of cardiac mortality (hazard ratio 0.67, 95% confidence interval 0.49 to 0.91; P=0.01), myocardial infarction (0.71, 0.55 to 0.92; P=0.01), definite stent thrombosis (0.41, 0.22 to 0.76; P=0.005), definite or probable stent thrombosis (0.48, 0.31 to 0.73; P<0.001), and target vessel revascularisation (0.29, 0.20 to 0.41; P<0.001) at a median follow-up of 720 days. There was no significant difference in all cause death between groups (0.83, 0.65 to 1.06; P=0.14). Findings remained unchanged at multivariable regression after adjustment for the acuity of clinical syndrome (for instance, acute coronary syndrome v stable coronary artery disease), diabetes mellitus, female sex, use of glycoprotein IIb/IIIa inhibitors, and up to one year v longer duration treatment with dual antiplatelets. Conclusions: This meta-analysis offers evidence that compared with bare metal stents the use of cobalt-chromium everolimus eluting stents improves global cardiovascular outcomes including cardiac survival, myocardial infarction, and overall stent thrombosis.

Effects of cobalt-chromium everolimus eluting stents or bare metal stent on fatal and non-fatal cardiovascular events: patient level meta-analysis

Objectives: To examine the safety and effectiveness of cobalt-chromium everolimus eluting stents compared with bare metal stents. Design: Individual patient data meta-analysis of randomised controlled trials. Cox proportional regression models stratified by trial, containing random effects, were used to assess the impact of stent type on outcomes. Hazard ratios with 95% confidence interval for outcomes were reported. Data sources and study selection: Medline, Embase, the Cochrane Central Register of Controlled Trials. Randomised controlled trials that compared cobalt-chromium everolimus eluting stents with bare metal stents were selected. The principal investigators whose trials met the inclusion criteria provided data for individual patients. Primary outcomes: The primary outcome was cardiac mortality. Secondary endpoints were myocardial infarction, definite stent thrombosis, definite or probable stent thrombosis, target vessel revascularisation, and all cause death. Results: The search yielded five randomised controlled trials, comprising 4896 participants. Compared with patients receiving bare metal stents, participants receiving cobalt-chromium everolimus eluting stents had a significant reduction of cardiac mortality (hazard ratio 0.67, 95% confidence interval 0.49 to 0.91; P=0.01), myocardial infarction (0.71, 0.55 to 0.92; P=0.01), definite stent thrombosis (0.41, 0.22 to 0.76; P=0.005), definite or probable stent thrombosis (0.48, 0.31 to 0.73; P<0.001), and target vessel revascularisation (0.29, 0.20 to 0.41; P<0.001) at a median follow-up of 720 days. There was no significant difference in all cause death between groups (0.83, 0.65 to 1.06; P=0.14). Findings remained unchanged at multivariable regression after adjustment for the acuity of clinical syndrome (for instance, acute coronary syndrome v stable coronary artery disease), diabetes mellitus, female sex, use of glycoprotein IIb/IIIa inhibitors, and up to one year v longer duration treatment with dual antiplatelets. Conclusions: This meta-analysis offers evidence that compared with bare metal stents the use of cobalt-chromium everolimus eluting stents improves global cardiovascular outcomes including cardiac survival, myocardial infarction, and overall stent thrombosis.

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.

Modelització i control d'un reactor de producció d'hidrogen per a l'alimentació de piles de combustible

Les piles de combustible permeten la transformació eficient de l’energia química de certs combustibles a energia elèctrica a través d’un procés electroquímic. De les diferents tecnologies de piles de combustible, les piles de combustible de tipus PEM són les més competitives i tenen una gran varietat d’aplicacions. No obstant, han de ser alimentades únicament per hidrogen. Per altra banda, l’etanol, un combustible interessant en el marc dels combustibles renovables, és una possible font d’hidrogen. Aquest treball estudia la reformació d’etanol per a l’obtenció d’hidrogen per a alimentar piles de combustible PEM. Només existeixen algunes publicacions que tractin l’obtenció d’hidrogen a partir d’etanol, i aquestes no inclouen l’estudi dinàmic del sistema. Els objectius del treball són el modelat i l’estudi dinàmic de reformadors d’etanol de baixa temperatura. Concretament, proposa un model dinàmic d’un reformador catalític d’etanol amb vapor basat en un catalitzador de cobalt. Aquesta reformació permet obtenir valors alts d’eficiència i valors òptims de monòxid de carboni que evitaran l’enverinament d’una la pila de combustible de tipus PEM. El model, no lineal, es basa en la cinètica obtinguda de diferents assaigs de laboratori. El reformador modelat opera en tres etapes: deshidrogenació d’etanol a acetaldehid i hidrogen, reformat amb vapor d’acetaldehid, i la reacció WGS (Water Gas Shift). El treball també estudia la sensibilitat i controlabilitat del sistema, caracteritzant així el sistema que caldrà controlar. L’anàlisi de controlabilitat es realitza sobre la resposta de dinàmica ràpida obtinguda del balanç de massa del reformador. El model no lineal és linealitzat amb la finalitat d’aplicar eines d’anàlisi com RGA, CN i MRI. El treball ofereix la informació necessària per a avaluar la possible implementació en un laboratori de piles de combustibles PEM alimentades per hidrogen provinent d’un reformador d’etanol.

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.

Growth and characterization of CoO ultra thin films

In this report we present the growth process of the cobalt oxide system using reactive electron beam deposition. In that technique, a target of metallic cobalt is evaporated and its atoms are in-flight oxidized in an oxygen rich reactive atmosphere before reaching the surface of the substrate. With a trial and error procedure the deposition parameters have been optimized to obtain the correct stoichiometry and crystalline phase. The evaporation conditions to achieve the correct cobalt oxide salt rock structure, when evaporating over amorphous silicon nitride, are: 525 K of substrate temperature, 2.5·10-4 mbar of oxygen partial pressure and 1 Å/s of evaporation rate. Once the parameters were optimized a set of ultra thin film ranging from samples of 1 nm of nominal thickness to 20nm thick and bulk samples were grown. With the aim to characterize the samples and study their microstructure and morphology, X-ray diffraction, transmission electron microscopy, electron diffraction, energy dispersive X-ray spectroscopy and quasi-adiabatic nanocalorimetry techniques are utilised. The final results show a size dependent effect of the antiferromagnetic transition. Its Néel temperature becomes depressed as the size of the grains forming the layer decreases.

Síntesis intermatricial y comparación de nanopartículas metálicas de Pd y Co soportadas en resinas catiónicas y aniónicas

Esta memoria de investigación es producto del trabajo experimental que se realizó con resinas de intercambio iónico para la síntesis intermatricial de nanopartículas metálicas de Co y Pd. Los estudios que se realizaron correspondieron a la iniciación en esta modalidad de síntesis de nanopartículas. En ellos se contemplaron las propiedades intrínsecas de la resina como: la capacidad de intercambio iónico, y funcionalidad química, tanto antes como después de la síntesis. Uno de los objetivos es que la resina no pierda ninguna de sus propiedades originales, sino que gane más versatilidad. La importancia que tienen en la actualidad los materiales nanométricos inspira a su modificación y nuevas formas de producción. Con esta investigación se inicia el trabajo de cara a los estudios doctorales. Aquí se estudia la aplicación de las nanopartículas de paladio y cobalto soportadas en resinas de intercambio iónico. Las nanopartículas de paladio tienen aplicación en el área de catálisis, y en su síntesis intermatricial, se consigue un catalizador heterogéneo, que brinda gran facilidad de recuperarlo y proceder con varios ciclos catalíticos. Así mismo, con el cobalto se pretendió otorgar propiedades ferromagnéticas, de manera que el proceso de separación de la resina de los medios de reacción, sea tan fácil como la aplicación de un campo magnético o pasar un imán sobre el lugar en cuestión.

Characterization of nano-oxide layers fabricated by ion beam oxidation

In this paper, a remote O2 ion source is used for the formation of nano-oxide layers. The oxidation efficiency was measured in CoFe-oxide films, and a decrease of the oxide layer with the pan angle and the oxidation pressure is observed. For the same oxidation pressure, the oxidation efficiency depends on the O2 content in the Ar-O2 plasma. These results were applied in optimizing the fabrication of Al2O3 barrier for tunnel junctions. This method was also used to fabricate junctions with Fe-oxide layers inserted at the Al2O3-CoFe interface. TEM and magnetization data indicate that after anneal at 385°C, a homogeneous ferromagnetic Fe-oxide layer (Fe3O4?) is formed.

Synthesis, structural order and magnetic behavior of self-assembled epsilon-Co nanocrystal arrays

The synthesis of magnetic nanoparticles with monodispere size distributions, their self assembly into ordered arrays and their magnetic behavior as a function of structural order (ferrofluids and 2D assemblies) are presented. Magnetic colloids of monodispersed, passivated, cobalt nanocrystals were produced by the rapid pyrolysis of cobalt carbonyl in solution. The size, size distribution (std. dev.< 5%) and the shape of the nanocrystals were controlled by varying the surfactant, its concentration, the reaction rate and the reaction temperature. The Co particles are defect-free single crystals with a complex cubic structure related to the beta phase of manganese (epsilon-Co). In the 2D assembly, a collective behavior was observed in the low-field susceptibility measurements where the magnetization of the zero field cooled process increases steadily and the magnetization of the field cooling process is independent the temperature. This was different from the observed behavior in a sample comprised of disordered interacting particles. A strong paramagnetic contribution appears at very low temperatures where the magnetization increases drastically after field cooling the sample. This has been attributed to the Co surfactant-particle interface since no magnetic atomic impurities are present in these samples.

Magnetic properties and giant magnetoresistance in melt-spun CoCu alloys

Magnetic, structural, and transport properties of as quenched and annealed Co10Cu90 samples have been investigated using x¿ray diffraction and a SQUID magnetometer. The largest value of MR change was observed for the as¿quenched sample annealed at 450°C for 30 min. The magnetic and transport properties closely correlate with the microstructure, mainly with Co magnetic particle size and its distribution. For thermal annealing the as quenched samples below 600°C, the Co particle diameters increase from 4.0 to 6.0 nm with a magnetoresistance (MR) drop from 33.0% to 5.0% at 10 K. Comparison with the theory indicates that the interfacial electron spin¿dependent scattering mechanism correlates with GMR for Co particle diameters up to about 6.0 nm.

The use of micro-XRD for the study of glaze color decorations

The compounds responsible for the colours and decorations in glass and glazed ceramics include: colouring agents (transition metal ions), pigments (micro-and nano-precipitates of compounds that either do not dissolve or recrystallize in the glassy matrix) and opacifiers (microcrystalline compounds with high light scattering capability). Their composition, structure and range of stability are highly dependent not only on the composition but also on the procedures followed to obtain them. Chemical composition of the colorants and crystallites may be obtained by means of SEM-EDX and WDX. Synchrotron Radiation micro-X-ray Diffraction has a small beam size adequate (10 to 50 microns footprint size) to obtain the structural information of crystalline compounds and high brilliance, optimal for determining the crystallites even when present in low amounts. In addition, in glass decorations the crystallites often appear forming thin layers (from 10 to 100 micrometers thick) and they show a depth dependent composition and crystal structure. Their nature and distribution across the glass/glazes decorations gives direct information on the technology of production and stability and may be related to the color and appearance. A selection of glass and glaze coloring agents and decorations are studied by means of SR-micro- XRD and SEM-EDX including: manganese brown, antimony yellow, red copper lusters and cobalt blue. The selection includes Medieval (Islamic, and Hispano Moresque) and renaissance tin glazed ceramics from the 10th to the 17th century AD.

Temperature dependence of the magnetization processes in Co/Al oxide/Permalloy trilayers

The magnetization process of Co/Al oxide/Py trilayers and its evolution with the temperature have been analyzed. The particular behavior of the Co layers, including the shift of the hysteresis loops and a coercivity increase with the decrease of temperature, is related with the apparition of a CoO layer at the Co/Al-oxide interface.