Síntese e caracterização de materiais mesoporosos para a captura de CO2: influência do óxido de níquel

Several materials are currently under study for the CO2 capture process, like the metal oxides and mixed metal oxides, zeolites, carbonaceous materials, metal-organic frameworks (MOF's) organosilica and modified silica surfaces. In this work, evaluated the adsorption capacity of CO2 in mesoporous materials of different structures, such as MCM-48 and SBA- 15 without impregnating and impregnated with nickel in the proportions 5 %, 10 % and 20 % (m/m), known as 5Ni-MCM-48, 10Ni-MCM-48, 20Ni-MCM-48 and 5Ni-SBA-15, 10NiSBA-15, 20Ni-SBA-15. The materials were characterized by means of X-ray diffraction (XRD), thermal analysis (TG and DTG), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), N2 adsorption and desorption (BET) and scanning electron microscopy (SEM) with EDS. The adsorption process was performed varying the pressure of 100 - 4000 kPa and keeping the temperature constant and equal to 298 K. At a pressure of 100 kPa, higher concentrations of adsorption occurred for the materials 5Ni-MCM-48 (0.795 mmol g-1 ) and SBA-15 (0.914 mmol g-1 ) is not impregnated, and at a pressure of 4000 kPa for MCM-48 materials (14.89 mmol g-1) and SBA-15 (9.97 mmol g-1) not impregnated. The results showed that the adsorption capacity varies positively with the specific area, however, has a direct dependency on the type and geometry of the porous structure of channels. The data were fitted using the Langmuir and Freundlich models and were evaluated thermodynamic parameters Gibbs free energy and entropy of the adsorption system

Nanotechnology in food industry II: risk assessment and legislation

Currently, there is increasing use of nanomaterials in the food industry thanks to the many advantages offered and make the products that contain them more competitive in the market. Their physicochemical properties often differ from those of bulk materials, which require specialized risk assessment. This should cover the risks to the health of workers and consumers as well as possible environmental risks. The risk assessment methods must go updating due to more widespread use of nanomaterials, especially now that are making their way down to consumer products. Today there is no specific legislation for nanomaterials, but there are several european dispositions and regulations that include them. This review gives an overview of the risk assessment and the existing current legislation regarding the use of nanotechnology in the food industry.

Los debates en torno al ferrocarril en España anteriores a la creación de RENFE: el camino hacia el monopolio de Estado

Desde su nacimiento hasta la caída de la dictadura de Primo de Rivera, el ferrocarril se perfiló como una industria doblemente creadora de riqueza, estimulando por un lado la ya existente e impulsando el desarrollo económico por otro. Ante sus peculiaridades técnicas, económicas y de mercado, los distintos gobiernos adoptaron soluciones intervencionistas de mayor o menor grado. Simultáneamente, en su primer desarrollo, se produjo el abandono del paradigma clásico basado en la libre competencia, lo que derivó en la conversión del ferrocarril en foco de la retórica anti-competencia y de la práctica intervencionista. En este trabajo realizamos un seguimiento del nacimiento y desarrollo del ferrocarril, centrado exclusivamente en la evolución político-económica del sector dentro de la propia evolución histórica, paralela a la vía nacionalista del capitalismo español, y en la descriptiva teórica y práctica del desarrollo del intervencionismo y las restricciones al libre mercado.

Sustainable Catalysis : Rational Pd Loading on MIL-101Cr-NH2 for More Efficient and Recyclable Suzuki-Miyaura Reactions

Palladium nanoparticles have been immobilized into an amino-functionalized metal-organic framework (MOF), MIL-101Cr-NH2, to form Pd@MIL-101Cr-NH2. Four materials with different loadings of palladium have been prepared (denoted as 4-, 8-, 12-, and 16wt%Pd@MIL-101Cr-NH2). The effects of catalyst loading and the size and distribution of the Pd nanoparticles on the catalytic performance have been studied. The catalysts were characterized by using scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy, powder X-ray diffraction (PXRD), N-2-sorption isotherms, elemental analysis, and thermogravimetric analysis (TGA). To better characterize the palladium nanoparticles and their distribution in MIL-101Cr-NH2, electron tomography was employed to reconstruct the 3D volume of 8wt%Pd@MIL-101Cr-NH2 particles. The pair distribution functions (PDFs) of the samples were extracted from total scattering experiments using high-energy X-rays (60keV). The catalytic activity of the four MOF materials with different loadings of palladium nanoparticles was studied in the Suzuki-Miyaura cross-coupling reaction. The best catalytic performance was obtained with the MOF that contained 8wt% palladium nanoparticles. The metallic palladium nanoparticles were homogeneously distributed, with an average size of 2.6nm. Excellent yields were obtained for a wide scope of substrates under remarkably mild conditions (water, aerobic conditions, room temperature, catalyst loading as low as 0.15mol%). The material can be recycled at least 10times without alteration of its catalytic properties.

Development of Metal–Organic Frameworks for Catalysis : Designing Functional and Porous Crystals

Metal–organic frameworks, or MOFs, have emerged as a new class of porous materials made by linking metal and organic units. The easy preparation, structural and functional tunability, ultrahigh porosity, and enormous surface areas of MOFs have led to them becoming one of the fastest growing fields in chemistry. MOFs have potential applications in numerous areas such as clean energy, adsorption and separation processes, biomedicine, and sensing. One of the most promising areas of research with MOFs is heterogeneous catalysis. This thesis describes the design and synthesis of new, carboxylate-based MOFs for use as catalysts. These materials have been characterized using diffraction, spectroscopy, adsorption, and imaging techniques. The thesis has focused on preparing highly-stable MOFs for catalysis, using post-synthetic methods to modify the properties of these crystals, and applying a combination of characterization techniques to probe these complex materials. In the first part of this thesis, several new vanadium MOFs have been presented. The synthesis of MIL-88B(V), MIL-101(V), and MIL-47 were studied using ex situ techniques to gain insight into the synthesis–structure relationships. The properties of these materials have also been studied. In the second part, the use of MOFs as supports for metallic nanoparticles has been investigated. These materials, Pd@MIL-101–NH2(Cr) and Pd@MIL-88B–NH2(Cr), were used as catalysts for Suzuki–Miyaura and oxidation reactions, respectively. The effect of the base on the catalytic activity, crystallinity, porosity, and palladium distribution of Pd@MIL-101–NH2(Cr) was studied. In the final part, the introduction of transition-metal complexes into MOFs through different synthesis routes has been described. A ruthenium complex was grafted onto an aluminium MOF, MOF-253, and an iridium metallolinker was introduced into a zirconium MOF, UiO-68–2CH3. These materials were used as catalysts for alcohol oxidation and allylic alcohol isomerization, respectively.

Catalytic Processes Mediated by Metal−Organic Frameworks : Reactivity and Mechanistic Studies

The present thesis describes the development of heterogeneous catalytic methodologies using metal−organic frameworks (MOFs) as porous matrices for supporting transition metal catalysts. A wide spectrum of chemical reactions is covered. Following the introductory section (Chapter 1), the results are divided between one descriptive part (Chapter 2) and four experimental parts (Chapters 3–6). Chapter 2 provides a detailed account of MOFs and their role in heterogeneous catalysis. Specific synthesis methods and characterization techniques that may be unfamiliar to organic chemists are illustrated based on examples from this work. Pd-catalyzed heterogeneous C−C coupling and C−H functionalization reactions are studied in Chapter 3, with focus on their practical utility. A vast functional group tolerance is reported, allowing access to substrates of relevance for the pharmaceutical industry. Issues concerning the recyclability of MOF-supported catalysts, leaching and operation under continuous flow are discussed in detail. The following chapter explores puzzling questions regarding the nature of the catalytically active species and the pathways of deactivation for Pd@MOF catalysts. These questions are addressed through detailed mechanistic investigations which include in situ XRD and XAS data acquisition. For this purpose a custom reaction cell is also described in Chapter 4. The scope of Pd@MOF-catalyzed reactions is expanded in Chapter 5. A strategy for boosting the thermal and chemical robustness of MOF crystals is presented. Pd@MOF catalysts are coated with a protecting SiO2 layer, which improves their mechanical properties without impeding diffusion. The resulting nanocomposite is better suited to withstand the harsh conditions of aerobic oxidation reactions. In this chapter, the influence of the nanoparticles’ geometry over the catalyst’s selectivity is also investigated. While Chapters 3–5 dealt with Pd-catalyzed processes, Chapter 6 introduces hybrid materials based on first-row transition metals. Their reactivity is explored towards light-driven water splitting. The heterogenization process leads to stabilized active sites, facilitating the spectroscopic probing of intermediates in the catalytic cycle.

Adsorption Calorimetry for Energy Conversion Technologies: Applications in Organic Photovoltaics, Catalysis, and Atomic Layer Deposition

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-07

Alternativas para el mejoramiento de la gestión de las cooperativas en el sector carbonífero del departamento de Boyacá

Tesis (Maestria en Administración de Empresas).--Universidad de La Salle. Facultad de Ciencas Administrativas y Contables. Maestria en Administración de Empresas, 2013

Evaluación de las propiedades mecánicas de materiales compuestos elaborados a partir de cenizas volantes y polímeros reciclados

En el presente artículo se evalúan las propiedades mecánicas de los materiales compuestos basados en cenizas volantes de carbón de la central termoeléctrica de Termozipa combinadas con los película extensible (Stretch film), polietilenos de baja densidad lineal de pos-consumo y polímero termoplástico parcialmente cristalino pos- industrial. Se obtuvieron mezclas variando el contenido de cenizas volantes de 0 a 50 % en peso en cada uno de los tres materiales poliméricos, dentro de una máquina mezcladora tipo Brabender. Las propiedades mecánicas evaluadas fueron: resistencia a la tracción, dureza Shore D, y absorción de energía. Los resultados obtenidos indican que en todos los casos a medida que se agrega ceniza volante las propiedades mecánicas aumentan.

Synthesis and structural stability of metal-organic frameworks

Metal-organic frameworks (MOFs) have attracted significant attention during the past decade due to their high porosity, tunable structures, and controllable surface functionalities. Therefore many applications have been proposed for MOFs. All of them however are still in their infancy stage and have not yet been brought into the market place. In this thesis, the background of the MOF area is first briefly introduced. The main components and the motifs of designing MOFs are summarized, followed by their synthesis and postsynthetic modification methods. Several promising application areas of MOFs including gas storage and separation, catalysis and sensing are reviewed. The current status of commercialization of MOFs as new chemical products is also summarized. Examples of the design and synthesis of two new MOF structures Eu(4,4′,4′′,4′′′-(porphine-5,10,15,20-tetrayl)tetrakis(benzoic acid))·2H2O∙xDMF and Zn4O(azobenzene-4,4’-dicarboxylic acid)3∙xNMP are described. The first one contains free-base porphyrin centers and the second one has azobenzene components. Although the structures were synthesized as designed, unfortunately they did not possess the expected properties. The research idea to use MOFs as template materials to synthesize porous polymers is introduced. Several methods are discussed to grow PMMA into IRMOF-1 (Zn4O(benzene-1,4-dicarboxylate)3, IR stands for isoreticular) structure. High concentration of the monomers resulted in PMMA shell after MOF digestion while with low concentration of monomers no PMMA was left after digestion due to the small iii molecular weight. During the study of this chapter, Kitagawa and co-workers published several papers on the same topic, so this part of the research was terminated thereafter. Many MOFs are reported to be unstable in air due to the water molecules in air which greatly limited their applications. By incorporating a number of water repelling functional groups such as trifluoromethoxy group and methyl groups in the frameworks, the water stability of MOFs are shown to be significantly enhanced. Several MOFs inculding Banasorb-22 (Zn4O(2-trifluoromethoxybenzene-1,4-dicarboxylate)3), Banasorb-24 (Zn4O(2, 5-dimethylbenzene-1,4-dicarboxylate)3) and Banasorb-30 (Zn4O(2-methylbenzene-1,4-dicarboxylate)3) were synthesized and proved to have isostructures with IRMOF-1. Banasorb-22 was stable in boiling water steam for one week and Banasorb-30’s shelf life was over 10 months under ambient condition. For comparison, IRMOF-1’s structure collapses in air after a few hours to several days. Although MOF is a very popular research area nowadays, only a few studies have been reported on the mechanical properties of MOFs. Many of MOF’s applications involve high pressure conditions, so it is important to understand the behavior of MOFs under elivated pressures. The mechanical properties of IRMOF-1 and a new MOF structure Eu2(C12N2O4H6)3(DEF)0.87(H2O)2.13 were studied using diamond anvil cells at Advanced Photon Source. IRMOF-1 experienced an irriversible phase transtion to a nonporous phase followed by amorphization under high pressure. Eu2(C12N2O4H6)3(DEF)0.87(H2O)2.13 showed reversible compression under pressure up to 9.08GPa.

Host-guest chemistry of solid coordination frameworks (SCFs) based on Copper(II)-Pyridine Ligands

283 p.

Catalizadores de base carbonosa para reacciones de oxidación y deshidratación de alcoholes

En las últimas décadas, el estudio y desarrollo de carbones activos como catalizadores o soportes catalíticos se ha incrementado enormemente debido a las ventajas derivadas de su elevada capacidad adsorbente, inercia y estabilidad química, una química superficial versátil y elevada resistencia mecánica. Además, su preparación a partir de residuos biomásicos supone un beneficio no sólo económico, sino también medioambiental, que puede resultar clave en el contexto energético e industrial actual. El objetivo de la tesis doctoral es la preparación y caracterización de catalizadores carbonosos obtenidos mediante activación química de residuos lignocelulósicos. Se ha activado un residuo biomásico como es el hueso de aceituna mediante impregnación con H3PO4 a diferentes relaciones de impregnación y temperaturas de activación. A pesar del proceso de lavado, una cantidad significativa de fósforo, permanece unida de forma estable a la superficie de los carbones obtenidos proporcionando una elevada concentración de grupos superficiales ácidos y una alta resistencia a la oxidación, lo que les confiere una particular química superficial. Este hecho, unido al notable desarrollo de la estructura porosa, con una contribución significativa de la microporosidad ancha y de la mesoporosidad, hace que estos carbones activos sean muy interesantes como sistemas catalíticos. En la presente tesis se ha estudiado la descomposición de alcoholes sobre los carbones activos ácidos. Los resultados mostraron que los carbones preparados son activos para la conversión catalítica de metanol y etanol, en aire, obteniéndose principalmente productos de deshidratación. Además, se han analizado las cinéticas de los resultados experimentales obtenidos, se han planteado modelos mecanísticos basados, inicialmente, en los ya propuestos en la bibliografía y se han formulado nuevos modelos, se ha estudiado la validez de éstos en base a la bondad de los ajustes y, finalmente, se obtuvieron las constantes cinéticas y termodinámicas para cada uno de los procesos. Por otro lado, estos carbones activados con ácido fosfórico se han usado como soporte de especies de óxido de vanadio. De esta manera se ha obtenido un catalizador VPO soportado en carbón activo y se ha estudiado su uso en las reacciones de oxidación parcial de propileno y la oxidación deshidrogenativa de propano (ODH). Además, se obtuvieron catalizadores másicos de VPO con morfología esférica y estructuras huecas tras una etapa de calcinación. Una de las principales características de estos sistemas catalíticos es la elevada área superficial, tanto de los óxidos soportados como másicos lo que los hace muy interesantes para aplicaciones catalíticas. La incorporación de vanadio al soporte de carbón activo disminuye la temperatura de oxidación de éste, pero, en cualquier caso, los catalizadores son estables en las condiciones de operación. Los datos de actividad fueron muy interesantes en el caso de la reacción de ODH de propano, que resultaron muy próximos a los valores más altos reportados para esta reacción, lo cual hace a estos catalizadores prometedores para su uso en reacciones de oxidación parcial de hidrocarburos, a la vez que abre una nueva posibilidad a los carbones activos como sistemas catalíticos en procesos de interés tecnológico.

Aerogenerador de eje vertical

Este proyecto nace de la necesidad de tener energía eléctrica en cada hogar, debido al aumento de nuevos aparatos eléctricos, del aumento del coste de la energía por parte de las compañías eléctricas y de la inminente desaparición de los materiales fósiles como el petróleo o el carbón para la generación de electricidad. Para ello se crea este proyecto, para que comunidades de vecinos o viviendas aisladas, tengan la posibilidad de autoabastecerse de energía eléctrica. A pesar de un primer desembolso de dinero para su implantación, tras su implantación se verá reducida la factura de la luz. Este proyecto se compone de dos grandes subgrupos, la parte mecánica y la parte eléctrica o electrónica. De estas dos, nos hemos centrado en la parte mecánica. Que se descompone en varios subconjuntos que son; la base del aerogenerador, la jaula completa y el posicionamiento o la parte superior del aerogenerador. Cada subconjunto se divide en mas subconjunto y finalmente en cada componente. Para ello se ha realizado un pequeño estudio aerodinámico de las zonas ideales de colocación del aerogenerador, altura mínima de colocación para una optima generación. Por otra parte, para la elección del numero de alabes del rotor se ha tomado en cuenta un estudio realizado en un túnel de viento realizado por Ben F. Blackwell, Robert E. Sheldahl y Louis V. Feliz. En la que se llega a la conclusión que mas alabes no aumenta la eficiencia del aerogenerador. Por lo que se optó por un aerogenerador de dos alabes. Puesto que la eficiencia era pequeña debido a que cuando el aire golpea en un rotor desnudo, disminuye la velocidad de giro de éste por que el aire golpea en sus partes cóncavas y convexas generando fuerzas en sentidos opuestos. Por lo que se desarrollo un estator para la canalización del flujo del aire a los alabes del rotor. Este estator es de aberturas regulables según el caudal de aire que se disponga, también funciona como mecanismo de seguridad en caso de velocidades muy grandes de viento, para evitar que el rotor se embale y genere daños dentro de este. Este mecanismo de posicionamiento de los alabes del estator se regulan mediante un PLC que tiene varios sensores por el aerogenerador para abrir o cerrar el estator cuando haga falta. Debido a que el estator es semiautomático, se han previsto una serie de medidas de prevención de riesgos para evitar daños físicos. También es necesario que se coloque una barandilla que limite el espacio del aerogenerador o por el contrario delimitar el acceso de las azoteas a personal autorizado. El posicionamiento de los alabes del estator se controlan desde la parte superior del aerogenerador, mediante un motor step, un reductor y un disco del cual salen vástagos con garfios en el extremo que se unen al alabe móvil. La fijación entre vástago y garfio se realiza mediante un pasador. El motor step es quien proporciona un torque pequeño que al pasar por el reductor aumenta hasta darnos el par necesario para mover el conjunto de los alabes del estator con rachas de viento hasta . El motor step va fijado mediante una brida metálica al soporte de reductor para evitar que se mueva. El reductor se fija a la pieza mediante la cual pivota el disco de posicionamiento. La pieza de pivote se le han realizado una serie de rebajes disminuir el peso, por lo que para su conformado se realizará mediante inyección de plástico al igual que el garfio y el disco de posicionamiento. El aerogenerador esta sujeto mediante seis pilares inferiores y un pilar central que se encarga de sustentar el rotor. Estos pilares reparten el peso del aerogenerador y a su vez sostienen la pletina exterior que esconde los elementos que hay debajo como; la multiplicadora, el alternador, el cardan y el PLC. La pletina tendrá una abertura por la que el operario tendrá acceso a sus partes. La pletina exterior estará formada por varias láminas de acero unidas por cordones de soldadura. La pletina estará sujeta mediante tornillería a los pilares. El montaje de los subconjuntos se realizarán en el sitio donde se vaya a colocar el aerogenerador a excepción del reductor que es posible su montaje en taller. Previamente se tendrán que colocar barras roscadas en el suelo de la azotea para la posterior colocación y amarre de los pilares. En ese instante se colocará la multiplicadora y el alternador. La jaula junto con los alabes se montará encima de los pilares y a su vez se colocará el rotor. Posteriormente se colocará la tapa y el mecanismo de posicionamiento de los alabes y la cúpula. Una vez fijado el rotor se colocará el cardan que unirá rotor y multiplicadora. Se colocará el acople entre alternador y la multiplicadora. Se finalizara con el cierre de la pletina. Se colocarán los aparatos electrónicos que harán que el aerogenerador se comporte como un aparato semiautomático. En un compartimento dentro del edificio se colocarán baterías que acumularán la energía generada. En este habitáculo se colocará un aparato donde se visualice la potencia que se esta generando así como la velocidad de rotación y la velocidad del viento. Junto a este aparato un pulsador de parada de emergencia. Alrededor del aerogenerador se colocarán señales que indiquen los peligros que se pueden dar así como, las precauciones a tener en cuenta. Las medidas vendrán escritas en un documento junto con los mantenimientos que se han de dar. En la puerta de acceso a la azotea y en la ventana de acceso a los interiores del aerogenerador habrá un resumen del documento anteriormente descrito.

Octane improvement of gasoline with porous solids

In this work is performed the study of the hexane isomers separation with MOFs in order to improve the octane number of gasoline. The studies were performed with MOFs: MIL-125-Amine, MIL-53(Fe)-Cl, MIL-53(Fe)-Br and Fe-TazBz(DMF). It was observed that higher loadings were obtained for high pressure and low temperature. With MOFs like MIL-53(Fe)-Cl and MIL-53(Fe)-Br the components weren’t separated. In MIL-125-Amine hexane isomers were separated according to their boiling point, but the selectivity was small. The best result was obtained with MOF Fe-TazBz(DMF), because of the higher affinity of n-hex with this MOF, the separation from the other isomers was easier.

Nuevas cromitas de composición La1-xMxCr0.9Ni0.1O3(M=Sr, ND, Ca; x<0.3) con tamaño de A y desorden fijados, para su uso como ánodos de pilas SOFCs

Póster presentado en el XIV Congreso Nacional de Materiales (CNMAT) en Gijón (España), del 8 al 10 de Junio de 2016