{"id":99807,"date":"2018-03-11T10:21:00","date_gmt":"2018-03-11T10:21:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/sin-categoria\/sa%c2%adntesis-caracterizacion-y-aplicaciones-catala%c2%adticas-de-nanoestructuras-de-carbono-y-carbono-dopado-con-nitrogeno\/"},"modified":"2018-03-11T10:21:00","modified_gmt":"2018-03-11T10:21:00","slug":"sa%c2%adntesis-caracterizacion-y-aplicaciones-catala%c2%adticas-de-nanoestructuras-de-carbono-y-carbono-dopado-con-nitrogeno","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/tecnologia-de-catalisis\/sa%c2%adntesis-caracterizacion-y-aplicaciones-catala%c2%adticas-de-nanoestructuras-de-carbono-y-carbono-dopado-con-nitrogeno\/","title":{"rendered":"S\u00edntesis, caracterizaci\u00f3n y aplicaciones catal\u00edticas de nanoestructuras de carbono y carbono dopado con nitr\u00f3geno"},"content":{"rendered":"<h2>Tesis doctoral de <strong> Antonio Nieto-m\u00e1rquez Ballesteros <\/strong><\/h2>\n<p>El presente trabajo forma parte de un amplio programa de investigaci\u00f3n sobre la preparaci\u00f3n de nanoestruturas de carbono y su aplicaci\u00f3n en procesos de inter\u00e9s energ\u00e9tico, industrial y medioambiental, que actualmente se est\u00e1 desarrollando en el departamento de ingenier\u00eda qu\u00edmica de la universidad de castilla-la mancha desde el a\u00f1o 2003. \tdurante las \u00faltimas d\u00e9cadas se ha asistido al inicio de una revoluci\u00f3n cient\u00edfica basada en la capacidad de medir, manipular y organizar la materia en la escala del nan\u00f3metro; la nanotecnolog\u00eda. Esto significa poder trabajar con objetos de un tama\u00f1o comprendido entre 1 y 100 di\u00e1metros at\u00f3micos. En esta escala, la f\u00edsica, la qu\u00edmica, la ciencia de los materiales, la simulaci\u00f3n con ordenador y la ingenier\u00eda convergen hacia los mismos principios te\u00f3ricos y t\u00e9cnicas experimentales. La nanotecnolog\u00eda, junto con las tecnolog\u00edas de la informaci\u00f3n y la biotecnolog\u00eda, es uno de los desarrollos esenciales que han tenido lugar en los \u00faltimos 15 a\u00f1os. \tuno de los grandes hitos en el desarrollo de la nanotecnolog\u00eda fue el descubrimiento de los nanotubos de carbono (cnt) por iijima en el a\u00f1o 1991 (aunque existen documentos que rebaten esta autor\u00eda). Este descubrimiento, acompa\u00f1ado del desarrollo de nuevas t\u00e9cnicas instrumentales como el microscopio de efecto t\u00fanel (stm), el microscopio de fuerzas at\u00f3micas (afm) y la microscop\u00eda electr\u00f3nica (s\/tem), ha dado lugar a un gran esfuerzo cient\u00edfico dedicado al estudio y explotaci\u00f3n de sus propiedades. As\u00ed, los nanotubos de carbono y otras nanoestructuras afines han encontrado aplicaci\u00f3n en microelectr\u00f3nica, neurocirug\u00eda, almacenamiento de hidr\u00f3geno, adsorci\u00f3n o cat\u00e1lisis. el grupo de cat\u00e1lisis del departamento de ingenier\u00eda qu\u00edmica de la universidad de castilla-la mancha posee una amplia experiencia en la preparaci\u00f3n, caracterizaci\u00f3n y uso de catalizadores heterog\u00e9neos. Esta experiencia, enfocada a materiales tradicionales como \u00f3xidos inorg\u00e1nicos o zeolitas, decidi\u00f3 ser ampliada hacia el estudio de los nuevos materiales de carbono nanoestructurados que empezaban a destacar dentro la comunidad catal\u00edtica. Potencialmente, estos materiales poseen propiedades \u00fanicas para su uso como soportes de catalizadores. Presentan generalmente un \u00e1rea externa elevada y accesible, estructura graf\u00edtica y no contienen impurezas. La ausencia de microporos en su estructura disminuye los posibles problemas de difusi\u00f3n de reactivos y\/o productos. Muchas de las caracter\u00edsticas de las nanoestructuras de carbono pueden ser ajustadas durante su preparaci\u00f3n. Adem\u00e1s, su superficie, generalmente no polar, puede ser modificada mediante la introducci\u00f3n de grupos oxigenados superficiales, mejorando su polaridad y facilitando el anclaje de la fase activa. Otra manera eficaz de modificar las propiedades superficiales de estos materiales es el -dopado- o introducci\u00f3n de hetero\u00e1tomos en su estructura. De esta manera, se han preparado y caracterizado nanotubos de boro-carbono, boro-carbono-nitr\u00f3geno y carbono-nitr\u00f3geno. La sustituci\u00f3n de carbono por boro da lugar a nanotubos con dopado tipo p y por nitr\u00f3geno corresponde a dopado tipo n. Este \u00faltimo dopado es especialmente interesante, ya que la introducci\u00f3n de un electr\u00f3n extra en la red graf\u00edtica modifica la conductividad, polaridad, basicidad y car\u00e1cter hidrof\u00edlico de estas nanoestructuras. Todo esto ha hecho que las nanoestructuras de carbono hayan empezado a encontrar aplicaci\u00f3n como soportes catal\u00edticos en diferentes reacciones de hidrogenaci\u00f3n, hidrodescloraci\u00f3n, fischer-tropsch o s\u00edntesis de amoniaco, aunque todav\u00eda se encuentran en un estado embrionario, en comparaci\u00f3n con los materiales cl\u00e1sicos de carbono, como el carb\u00f3n activado o el grafito.  entre los m\u00faltiples procesos catal\u00edticos que utilizan materiales carbonosos como soporte, las reacciones de hidrogenaci\u00f3n comprenden un grupo de gran inter\u00e9s, tanto en su aplicaci\u00f3n industrial como en su vertiente cient\u00edfica, a la hora de evaluar el comportamiento de nuevos sistemas catal\u00edticos.  en trabajos anteriores de este grupo se prepararon y caracterizaron nanofibras de carbono, estudiando la influencia de diferentes par\u00e1metros en su s\u00edntesis. En este trabajo, se plante\u00f3 ampliar la investigaci\u00f3n hacia la s\u00edntesis y caracterizaci\u00f3n de distintas nanoestructuras de carbono y carbono dopado con nitr\u00f3geno y su evaluaci\u00f3n como soportes catal\u00edticos en reacciones de hidrogenaci\u00f3n.  \ten primer lugar, se investig\u00f3 el crecimiento de nanoestructuras de carbono dopadas con nitr\u00f3geno a partir de la descomposici\u00f3n catal\u00edtica de acetonitrilo sobre catalizadores de ni y co no soportados y soportados sobre zeolita y. Los resultados obtenidos demostraron que los catalizadores soportados fueron m\u00e1s activos, iniciando el crecimiento de nanoestructuras a temperaturas de hasta 300 \u00c2\u00bac por debajo del observado para los no soportados. El co, tanto soportado como no soportado, fue m\u00e1s activo que el ni en todo el intervalo de temperaturas estudiado; todos los catalizadores mostraron un m\u00e1ximo de actividad a partir del cual la s\u00edntesis era controlada por un mecanismo t\u00e9rmico en lugar de catal\u00edtico. Las estructuras obtenidas se presentaron como filamentos de elevada relaci\u00f3n de aspecto, cuya morfolog\u00eda fue evolucionando hacia la formaci\u00f3n de esferas al aumentar la temperatura. Mayores temperaturas de s\u00edntesis, as\u00ed como el uso de ni, condujeron a estructuras m\u00e1s cristalinas, mientras que el tiempo de s\u00edntesis apenas jug\u00f3 un papel diferencial en las propiedades de estos materiales. El an\u00e1lisis elemental revel\u00f3 una incorporaci\u00f3n de nitr\u00f3geno en las nanoestructuras de hasta un 5 % mol. \tla s\u00edntesis de nanoestructuras de carbono por v\u00eda no catal\u00edtica se estudi\u00f3 en mayor detalle mediante la descomposici\u00f3n t\u00e9rmica de benceno, anilina y nitrobenceno, siendo el producto obtenido predominantemente esf\u00e9rico. Este estudio demostr\u00f3 c\u00f3mo el tiempo de s\u00edntesis favoreci\u00f3 la morfolog\u00eda esf\u00e9rica de los productos, as\u00ed como su car\u00e1cter cristalino. La incorporaci\u00f3n de nitr\u00f3geno, a su vez, favoreci\u00f3 la curvatura de las l\u00e1minas de grafeno, aunque introdujo defectos en la estructura, dando lugar a un material menos cristalino. La naturaleza reactiva del alimento influy\u00f3 en el rendimiento a carbono y en la cantidad de nitr\u00f3geno incorporado, as\u00ed como en el tipo y distribuci\u00f3n de sus funcionalidades. \ta continuaci\u00f3n se evalu\u00f3 el comportamiento de diferentes estructuras de carbono: una amorfa (carb\u00f3n activado) y dos estructuradas (nanofibras y nanoesferas de carbono), como soportes catal\u00edticos en la reacci\u00f3n de hidrogenaci\u00f3n en fase gas de nitrobenceno. Los soportes presentaron diferentes caracter\u00edsticas morfol\u00f3gicas, graf\u00edticas y porosas. El tratamiento de los mismos con hno3+h2so4 gener\u00f3 grupos superficiales oxigenados que sirvieron como centros de anclaje para la introducci\u00f3n de la fase met\u00e1lica. Se utiliz\u00f3 ni como fase activa, incorpor\u00e1ndose mediante la t\u00e9cnica de deposici\u00f3n-precipitaci\u00f3n. De esta manera, se obtuvieron part\u00edculas peque\u00f1as y relativamente bien dispersas. Los resultados obtenidos mostraron c\u00f3mo la hidrogenaci\u00f3n de nitrobenceno no fue sensible al tama\u00f1o de las part\u00edculas de ni y que la mayor velocidad de reacci\u00f3n, desarrollada por el ni soportado sobre carb\u00f3n activado, se puede atribuir a una mayor acidez superficial, que sirvi\u00f3 para promocionar la activaci\u00f3n del nitrobenceno. \tel potencial de las nanoesferas de carbono como soporte catal\u00edtico se estudi\u00f3 empleando como referencia la hidrogenaci\u00f3n selectiva en fase gas de butironitrilo. Un control adecuado de la carga met\u00e1lica y del m\u00e9todo de introducci\u00f3n dio lugar a part\u00edculas de ni de distinto tama\u00f1o y\/o con diferente interacci\u00f3n metal-soporte. Los resultados obtenidos demostraron c\u00f3mo aquellas part\u00edculas mayores y\/o m\u00e1s d\u00e9bilmente ancladas al soporte fueron m\u00e1s activas y m\u00e1s selectivas a la amina primaria, lo que se relacion\u00f3 con la menor fortaleza de la adsorci\u00f3n entre el reactivo y el metal. Todos los catalizadores empleados mostraron un m\u00e1ximo de actividad en el intervalo de temperaturas estudiado y su comportamiento catal\u00edtico se describi\u00f3 satisfactoriamente mediante un modelo cin\u00e9tico tipo langmuir-hinshelwood acoplado a una funci\u00f3n de desactivaci\u00f3n. \tfinalmente, el efecto de la incorporaci\u00f3n de nitr\u00f3geno en las nanoestructuras de carbono sobre su comportamiento catal\u00edtico se evalu\u00f3 mediante el uso de nanoesferas de carbono no dopadas y con diferentes dopados de nitr\u00f3geno. Estas nanoesferas se utilizaron como soportes para el ni en la hidrogenaci\u00f3n selectiva en fase gas de butironitrilo. Los resultados obtenidos demostraron c\u00f3mo el dopado con nitr\u00f3geno, fundamentalmente en su funcionalidad cuaternaria, condujo a una mayor sinterizaci\u00f3n de las part\u00edculas de ni y consecuentemente, a una mayor actividad catal\u00edtica. Adem\u00e1s, el efecto de la interacci\u00f3n del reactivo con el soporte se evalu\u00f3 mediante el uso de mezclas f\u00edsicas de ni con las diferentes nanoesferas. Se demostr\u00f3 c\u00f3mo en ausencia de efectos derivados del tama\u00f1o de la part\u00edcula met\u00e1lica, las nanoesferas dopadas con nitr\u00f3geno, esencialmente cuaternario, con una mayor densidad electr\u00f3nica superficial, favorec\u00edan la activaci\u00f3n del butironitrilo, mejorando as\u00ed la actividad catal\u00edtica del ni.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Datos acad\u00e9micos de la tesis doctoral \u00ab<strong>S\u00edntesis, caracterizaci\u00f3n y aplicaciones catal\u00edticas de nanoestructuras de carbono y carbono dopado con nitr\u00f3geno<\/strong>\u00ab<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>T\u00edtulo de la tesis:<\/strong>\u00a0 S\u00edntesis, caracterizaci\u00f3n y aplicaciones catal\u00edticas de nanoestructuras de carbono y carbono dopado con nitr\u00f3geno <\/li>\n<li><strong>Autor:<\/strong>\u00a0 Antonio Nieto-m\u00e1rquez Ballesteros <\/li>\n<li><strong>Universidad:<\/strong>\u00a0 Castilla-la mancha<\/li>\n<li><strong>Fecha de lectura de la tesis:<\/strong>\u00a0 18\/03\/2010<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Direcci\u00f3n y tribunal<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>Director de la tesis<\/strong>\n<ul>\n<li>Jos\u00e9 Lu\u00eds Valverde Palomino<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<li><strong>Tribunal<\/strong>\n<ul>\n<li>Presidente del tribunal: Mar\u00eda dolores Romero d\u00edaz <\/li>\n<li>mark a. Keane (vocal)<\/li>\n<li>Antonio Monzon bescos (vocal)<\/li>\n<li>Fernando Rubiera gonz\u00e1lez (vocal)<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Tesis doctoral de Antonio Nieto-m\u00e1rquez Ballesteros El presente trabajo forma parte de un amplio programa de investigaci\u00f3n sobre la preparaci\u00f3n [&hellip;]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","theme-transparent-header-meta":"","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"default","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-4)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"footnotes":""},"categories":[18451,5155],"tags":[18903,203536,68291,68596,147692,203537],"class_list":["post-99807","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-castilla-la-mancha","category-tecnologia-de-catalisis","tag-antonio-monzon-bescos","tag-antonio-nieto-marquez-ballesteros","tag-fernando-rubiera-gonzalez","tag-jose-luis-valverde-palomino","tag-maria-dolores-romero-diaz","tag-mark-a-keane"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/99807","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=99807"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/99807\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=99807"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=99807"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=99807"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}