Clase 4 Nano Andrea

7/21/2019 Clase 4 Nano Andrea

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“Desarrollo de Materiales Mesoporosos

Nanoestructurados en base a Silicatos y sHomólogos de Carbono y sus aplicacione

Nanotecnológicas”



Funcionalización



Endomoldeo (soft templatplantilla quedan ocluidas desólido en formación. La precursor y la eliminación de l

a materiales con poros aisladopueden ser mol!culas org"aminas# micelas de surfactantbien materiales inorg"nicos s$lice mesoestructurada. %n endomoldeo lo constituye materiales mesoporosos de s$plantillas son mol!culas de sur

Exomoldeo (hard templaporoso que act'a como plantiprecursor. La carboniación deliminación de la plantilla origporosidad interconectada. Los suelen ser materiales inorg"n

como eolitas# s$lice# carbonal'mina o cristales coloidales.

Carbones mesoporosos Nanomoldeo



Carbones mesoporosos

)n lugar de emporg"nicas o surfac

plantillas consider“blandas”# la idea emateriales ordenados de s$lice cconsideradas como “

)l m!todo est"ndar consiste en la adprecursor de carbono dentro de materiales mesoporosos ordenadmediante un proceso de impregnapolimeriación y la carboniación delplantillassil$ceas se eliminan por disolución.



)s interesante destacar que la supmateriales es +idrófoba y por resistente a la +idrólisis en medioacuoso que la de la s$lice. No obstfuncionaliarla mediante la in+etero"tomos# reacciones d+alogenación# sulfonación# nanopart$culas o recubrimiento co

aumenten la +idro(licidad.

La t!cnica de moldeo permite e&epreciso de las propiedades emateriales de carbono poroso. -or controlar la estructura interna en lde poro# grado de porosidad y coporos se re(ere. -or otro lado# pecontrol sobre las propiedades e,teel tamao y la morfolog$a deembargo# el incon/eniente rnumerosas etapas in/olucradas es$ntesis.

ld i l b ió d i l



Nanomoldeo sucesivo para la obtención de materiales porososmesoestructurados de diversas composiciones



Sntesis de materiales mesoporosos ordenados de car

0 ió l$



0mpregnación con un pol$meroConsiste en el llenado del /olums$lice con un l$quido que puede spre1pol$mero que polimeriar" in un cataliador. 2l calentar losatmósfera inerte# el pol$mero transform"ndose en carbono. )nimportante que el pol$mero de&e ucarbono durante la carbonialco+ol furfur$lico# pirrol# poliacrilo

0ntroducción de un pre1pol$m

/apor mediante 4D- 34apor-olimeriation5. )l pre1pol$introduce dentro de la porosen fase /apor y luego polim

Mediante el control del grado posible obtener tubos de carbóde rellenar por completo los pse deposita solamente una cala super(cie de las paredes de



Las plantillas de s$lice se eliminen soluciones de sosa 3Na6H5 o3H85# por lo que las r!plicas +afrente a estos agentes qu$micos.

-oseen ele/adas super(cespec$(cas de +asta 9:

m9<g y /ol'menes de poro +asta 9 cm=<g.

!os carbones mesoporosos ordreciben granatención en campos como adscat#lisis" óptica" electrónica o

*ienen una capacidad muy s

adsorción de sustancias comparación con la s$lice mesopacti/ado. 2dem"s la estabilidad ty en medio acuoso son me&ores q



)l fosfato de calcio m"s utiliado en la pr"ctica cl$nica es la+idro,iapatita Ca>;3-6?5@36H59 3H25# debido a que es el materia

m"s similar al componente mineral del +ueso. -resenta buenaspropiedades como biomaterial# tales como# biocompatibilidadbioacti/idad# osteoconducti/idad y enlace directo con el +ueso

Nanomoldeo sucesivo: $idroxiapatita

)mpleo de carbones mesoporosos ordenados como plantillas“duras” para el nanomoldeo de fosfatos de calcio mesoporoso



Caracterización



Se caracterianm!todos quemesoporosas# 2dsorción de

S)M.

Cabe menciona



Cabe mencionapar"metros te,tucarbones tambi!ngrado de llenadode la plantilla deprecursor orgpartiendo de la

plantilla# /ariaciproporción pueden dar lugacon distinto di"meLos carbones mesoporo

preparados a partir de plaposeen generalmente unmicroporos en las pconsecuencia de la car

pol$mero empleado comcarbono. De +ec+o# se pmicroporos presentes eCM1= se originan polimeriación incomplmol!culas de sacarosa elos mesoporos de la plantruptura de enlaces C1pirólisis# o bien debid

estructurales que tienen l

S)M



*)M



S$ntesis de

“templates”siliceo

sMCM1

?E FS21>:

S$ntesis de

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S $ n t e s

i s d e B ) - L 0 C

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C 2 B 6 N 6

C

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%&S'C'N &E



%&S'C'N &E$&'*EN'

El hidrógeno es la alternativa ideal a sistemas combustibles f

&esde un punto de vista medioambiental el hidrógeno no genecombustión los contaminantes ,ue los combustibles convenciactuales producen" tales como partculas" óxidos de nitrógenoazufre" hidrocarburos - monóxido de carbono+

&esde un punto de vista económico la tecnologa del hidrógen

revolucionar el mercado del transporte - de la energa" lo ,uecomenzado a conocerse como .economa del hidrógeno/+

Estudios recientes han indicado ,ue el costo del hidrógeno cocombustible es razonable (menos de 0"01 234m en vehculosconvencionales ,ue realizan 51 4m3! de gasolina)



)s crucial el an"lisis del factor /olumen. -ara conseguir una autonom$a eGm# son necesarios# a temperatura ambiente# 99 litros de +idrógeno cuna presión de =?#? M-a lo que suponen unos : Gg de !ste para sermotores de combustión. )ste /olumen podr$a ser reducido acortando la alos automó/iles# ya que incluso en los )stados %nidos donde las distancison mayores que en la mayor$a de los pa$ses# se +a estimado que un II Jy un E: J de los Gilómetros conducidos por /e+$culos de pasa&eros son de menos de >9; Gm# pero a'n as$ ser"dif$cil competir con el mercado de /e+$culos que usan combustibles fnue/as tecnolog$as no ofrecen# al menos# combustibles con las mismas que los actuales.!as tecnologas ,ue pueden utilizar hidrógeno como combustible:sistemas ,ue utilizan motores de combustión - motores electro,ucon pilas de combustible ,ue duplicaran el rendimiento

6na forma de almacenar hidrógeno es como l,uido" usando ba7astemperaturas (89 )" alcanz#ndose elevadas densidades+ ;ero es u,ue resulta caro - consume grandes cantidades de energa

6tra forma de almacenar +idrógeno es como gas comprimidoK aunque m"s baraó $ !



+idrógeno l$quido es tambi!n muc+o mas /oluminoso# requiere contenedores pedimensiones considerables. Har$an falta depósitos ? ó : /eces mayores 39:; L5 actuales de gasolina# con un peso muc+o mayor y la utiliación de presiones )sto# y la peligrosidad de su uso en /e+$culos con/encionales# +ace que no se pcomo solución de(niti/a.

%na tercera forma de almacenar +idrógeno es como +idruros met"licos. )stos t/enta&as# con respecto a los dem"s sistemas# desde el punto de /ista de la seguel +ec+o de que pesen E /eces m"s que la cantidad equi/alente de +idrógeno l$gasolina y# sobre todo# el +ec+o de que tengan que ser calentados# para recupe+idrógeno almacenado# +ace que en la pr"ctica sean desestimados para su uso

El almacenamiento de hidrógeno como gas adsorbido en sólidos porososlos sistemas propuestos hasta el momento como una alternativnicialmente" los estudios realizados se basaban en el uso de sistemas

rentables desde un punto de vista económico en su ma-ora+ einvestigación se centra en la b<s,ueda del adsorbente ideal para temperatura ambiente - ,ue permita" con un volumen razonable" almacde $8 interesantes para su aplicación+ Esto" es en principio posible" dado del hidrógeno adsorbido es superior al del gas comprimido+ ;or tanto" volum=tricas de almacenamiento de este gas adsorbido pueden llegar a la de comprimidos+

e s

e s inc



M o d i ( c a c i ó

n d e C M c o n m e t a l e

M o d i ( c a c i ó

n d e C M c o n m e t a l e

inc

N$quel

0ridio

-latino

CM1>

N$qu

Litio

-latino10ridio

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)n todos los casos se realió la incorporación porimpregnación +'meda# seguido de tratamientost!rmicos en atmósfera controlada y luegoreducción con +idrógeno.

1 >

1 > Las mol!culas de +idrógeno se adsorben mediante fueras de 4an d

a que dic+as fueras son d!biles el proceso de (sisorción est" di(cu



2 d s o r c i ó n d e H i d r ó g e n

o M 1 C

M


o M 1 C

M

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CM1>

n1CM1>

-t1CM1>Ni1CM1>

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M Metal

a que dic+as fueras son d!biles# el proceso de (sisorción est" di(cutemperatura ambiente.

0 8 1 B 90

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C a p a c

i d a d d e a d s o r c i ó n d e H 2 ( % P / P )

Presión (bar)

CMK-1

Zn-CMK-1

Ni-CMK-1

Ir-CMK-1

Pt-CMK-1

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,00,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

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