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http://ciqa.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1025/665| Modificación química de estructuras de carbono mediante dopaje con nitrógeno y polimerización in situ con poli(indol) para la optimización de la interacción soporte-catalizador de nanoestructuras de carbono y su evaluación en cátodos para celdas de combustible | |
| NORA MAYTE SANCHEZ PADILLA | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución-NoComercial-SinDerivadas | |
| Doctorado en Tecnología de Polímeros | |
| En esta investigación se estudió la modificación de estructuras carbonosas como el óxido de grafeno
(GO) y el carbono mesoporoso ordenado (CMO). Las modificaciones en GO y CMO fueron de dos
tipos: dopaje con nitrógeno y funcionalización con poli(indol)(PIN). El conjunto de materiales
carbonosos obtenidos: i) dopados con nitrógeno (N-rGO y N-CMO), y ii) funcionalizados con PIN
(rGO-PIN y CMO-PIN) se evaluó con dos enfoques distintos: como soporte para depósito de
nanopartículas de Pt (NPs de Pt) y como catalizadores en sí mismos para la reacción de reducción de
oxígeno (RRO). La interacción entre los materiales modificados y las nanopartículas depositadas se
estudió sistemáticamente para determinar la composición con las mejores propiedades fisicoquímicas
y electroquímicas.
La obtención del GO fue mediante el método de Tour y el CMO mediante el autoensamblaje orgánicoorgánico
de
resinas
poliméricas.
El
dopaje
se
hizo
mediante
síntesis
hidrotérmica
utilizando
amitrol
como
precursor
de
nitrógeno.
La
funcionalización
con
PIN
fue
mediante
polimerización
oxidativa
in
situ
usando
indol
como
monómero
y
persulfato de
amonio
como
oxidante.
Los materiales de carbono dopados con nitrógeno y funcionalizados con PIN fueron caracterizados
fisicoquímicamente utilizando técnicas como difracción de rayos X (DRX), espectroscopía infrarroja
(FT-IR), análisis termogravimétrico (TGA), espectroscopáa Raman y espectroscopía de
fotoelectrones emitidos por rayos X (XPS) confirmándose la obtención exitosa de los materiales y
sus modificaciones. Mediante la evaluación electroquímica de rGO-PIN y CMO-PIN se determinaron
las constantes de transferencia electrónica; mientras que para los sistemas N-rGO y N-CMO se
evaluaron sus propiedades catalíticas para la RRO.
El depósito de las NPs de Pt en los materiales dopados con nitrógeno y funcionalizados con PIN se
hizo mediante el método de poliol usando etilenglicol y ácido hexacloroplatínico. Los resultados de
la caracterización por DRX, microscopía de transmisión electrónica (TEM) y TGA demostraron una
mejora en la dispersión y distribución de las NPs con tamaños menores a 6 nm y un contenido de Pt
por debajo de 20 % e.p. Siendo los materiales modificados con poli(indol) los de mejor dispersión. Estos materiales se evaluaron como catalizadores para la RRO en medio alcalino. Se observó que los soportados en rGO-PIN y CMO-PIN mostraban un mejor desempeño catalítico atribuido a la funcionalización del soporte con PIN que permite dispersar mejor el Pt aumentando el área efectiva haciendo que el catalizador sea accesible a las moléculas reactivas del medio. Por lo tanto, los catalizadores con soportes modificados con PIN resultan en una estrategia adecuada para obtener electrodos con mejores propiedades catalíticas para la RRO, mediante el mecanismo de transferencia de cuatro electrones. Los resultados y discusión de los materiales aquí obtenidos se presentan en el capítulo 4, el cual está dividido en 4 secciones: la primera aborda la obtención de GO y CMO mientras que la segunda el dopaje con nitrógeno. En la tercera sección se discute la funcionalización con PIN y finalmente en la cuarta la obtención de los catalizadores de Pt depositados sobre los materiales desarrollados en la primera, segunda y tercera etapa. | |
| 2020 | |
| Trabajo de grado, doctorado | |
| QUÍMICA | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis de Doctorado |
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| Fichero | Descripción | Tamaño | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| Tesis DTP Nora Mayte Sanchez 9 Abril 2021.pdf | Nora Mayté Sánchez Padilla - Doctorado en Tecnología de Polímeros | 7.03 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |