UTN -FRC -Producción Académica de Investigación y Desarrollo - Comunicaciones a Congreso

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Subject: search.filters.subject.CMK-3

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    Synthesis and characteristics of magnetite containing-cmk-3 and its application in hydrogen storage
    (2020) Juárez, Juliana M.; Venosta, Lisandro F.; Gómez Costa, Marcos B.; Anunziata, Oscar A.
    In this work, we report the synthesis and characterization of iron oxide nanoparticles (Magnetite) supported on CMK-3. The materials were characterized by XRD, SEM, TEM, XPS and magnetization studies. A large amount of the iron incorporated as iron oxide nanoparticles was in the magnetite phase. The incorporation of magnetite on the CMK-3 carbon surface significantly improved the hydrogen storage capacity (4.45 wt. % at 77 K and 10 bar) compared to the CMK-3 structure (2.20 wt% at 77 K and 10 bar). Magnetite nanoparticles play a key role in H2 adsorption.
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    Direct synthesis and characterization of mesoporous carbon CMK-3 modified with zirconia applied in energy storage
    (2020) Venosta, Lisandro F.; Gómez Costa, Marcos B.; Juárez, Juliana M.; Anunziata, Oscar A.
    In this work, we report the synthesis and characterization of the nanostructured carbon material (CMK- 3) modified with zirconium oxide synthesized by a new direct synthesis technique. The aim of this new synthesis method is to avoid the use of inorganic siliceous template (SBA-15), which leads to a shorter and cheaper way to obtain mesoporous carbon, and at the same time incorporate into the framework Zirconium atoms. Zirconium oxide dispersed in carbon materials (Zr-CMK-3) were successfully synthesized and characterized by X-ray diffraction, textural properties, UV-Vis-DRS, XPS, and transmission electron microscopy analysis. This material is promising in the application of hydrogen adsorption for energy storage. Zr-CMK-3 material significantly improved H2 storage behavior (4.6% by weight at 77 K and 10 bar) compared to CMK-3 support. The synthesized material is promising in the absorption of hydrogen by weak bonding forces (physisorption). A hydrogen adsorption mechanism was proposed and the role of the Zr+4 cation in hydrogen absorption was discussed. The activity of the samples to the adsorption of hydrogen molecules is attributed to the improved dispersion of the zirconium oxide, as well as the appropriate use of support, which can probably disperse the zirconium on its large surface area, allowing a great dispersion of the zirconium. The Zr+4 cation is an active species to absorb and store hydrogen through a physisorption process and the carbon plays an important role in the dispersion and size of metal particles. A hydrogen storage mechanism on the active surface of the ZrO2 clusters was proposed. First layer of hydrogen molecules can react with the metal cation through a dihydrogen complex (Kubas interaction) [1]. The second layer of hydrogen molecules adsorbed around the metal oxide clusters is due to dipole-like interactions, this is because the metal particle induces dipole forces on the hydrogen molecule. The other layers could also interact by dipole forces; however, the interaction force decreases as the distance to the surface increases. The interaction of the induced dipole in a second layer adsorbs more hydrogen molecules because the strong interaction of the metal particles takes up dipole-induced forces on the hydrogen molecules. The upper layers could interact with the metal cation by dipole-induced bonding; however, the interaction force decreases as the distance to the surface increases. The procedure for this adsorption is still under investigation and optimization. The hydrogen storage behavior in Zr-CMK-3 can be optimized by controlling the size of the metal particles, the dispersion and the nature of the support.
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    Síntesis directa del carbón mesoporoso ordenado cmk-3 modificado con circonio aplicado en almacenamiento de energía
    (2020) Gómez Costa, Marcos B.; Juárez, Juliana M.; Anunziata, Oscar A.; Venosta, Lisandro F.
    En este trabajo, informamos la síntesis y caracterización del material de carbono nanoestructurado (CMK-3) modificado con óxido de circonio sintetizado por una nueva técnica de síntesis directa. Este material es prometedor en la aplicación de adsorción de hidrógeno para el almacenamiento de energía. Los materiales con óxido de circonio (Zr-CMK-3) se sintetizaron con éxito y se caracterizaron por difracción de rayos X, propiedades texturales, UV-Vis-DRS, XPS y análisis de microscopía electrónica de transmisión. El material Zr-CMK-3 mejoró significativamente el comportamiento de almacenamiento de H2 (4,6% en peso a 77 K y 10 bar) en comparación con el soporte CMK-3. El material sintetizado es prometedor en la absorción de hidrógeno por fuerzas de enlace débiles (fisisorción). Se propuso un mecanismo de adsorción de hidrógeno y se discutió el rol de catión Zr+4 en la absorción de hidrógeno.
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    Hydrogen storage on a novel nanostructured carbón material modified with zirconia
    (2021) Juárez, Juliana M.; Gómez Costa, Marcos B.; Anunziata, Oscar A.; Venosta, Lisandro F.
    In this work, we report the synthesis and characterization of zirconium oxide supported in nanostructured carbon material synthesized by a new direct synthesis technique. The goal of this new method is to avoid the use of inorganic siliceous template (SBA-15), which leads to a shorter and cheaper way to obtain mesoporous carbon, and at the same time incorporate into the framework Zirconium atoms. The material with zirconium oxide (Zr-CMK-3) was successfully synthesized and characterized by Xray diffraction, SEM, RAMAN and textural properties, UV-Vis-DRS, X-ray photoelectron spectroscopy and transmission electron microscopy analyses. Zr-CMK-3 improved significantly the H2 storage behavior (4.6 wt% at 77 K and 10 bar) compared with CMK-3. The synthesized material is promising for hydrogen uptake by means of weak bonding (physisorption). The activity of the samples to the adsorption of hydrogen molecules is attributed to the improved dispersion of the zirconium oxide, as well as the appropriate use of support, which can probably disperse the zirconium on its large surface area, allowing a great dispersion of the zirconium. The Zr+4 cation is an active species to absorb and store hydrogen through a physisorption process and the carbon plays an important role in the dispersion and size of metal particles. A hydrogen storage mechanism on the active surface of the ZrO2 clusters was proposed. First layer of hydrogen molecules can react with the metal cation through a dihydrogen complex (Kubas interaction). The second layer of hydrogen molecules adsorbed around the metal oxide clusters is due to dipole-like interactions, this is because the metal particle induces dipole forces on the hydrogen molecule. The other layers could also interact by dipole forces; however, the interaction force decreases as the distance to the surface increases. The upper layers could interact with the metal cation by dipole-induced bonding; however, the interaction force decreases as the distance to the surface increases.
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    Novedoso método de síntesis del carbón mesoporoso cmk-3 modificado con circonio y su aplicación en almacenamiento de hidrógeno
    (2021) Gómez Costa, Marcos B.; Juárez, Juliana M.; Anunziata, Oscar A.; Venosta, Lisandro F.
    En este trabajo, informamos la síntesis y caracterización del material de carbono nanoestructurado (CMK-3) modificado con óxido de circonio sintetizado por una nueva técnica de síntesis directa. Este material es prometedor en la aplicación de adsorción de hidrógeno para el almacenamiento de energía. Los materiales con óxido de circonio (Zr-CMK-3) se sintetizaron con éxito y se caracterizaron por difracción de rayos X, propiedades texturales, XPS y análisis de microscopía electrónica de transmisión. El material Zr-CMK-3 mejoró significativamente el comportamiento de almacenamiento de H2 (4,6% en peso a 77 K y 10 bar) en comparación con el soporte CMK-3. El material sintetizado es prometedor en la absorción de hidrógeno por fuerzas de enlace débiles (fisisorción). Se propuso un mecanismo de adsorción de hidrógeno y se discutió el rol de catión Zr+4 en la absorción de hidrógeno.
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    Materiales carbonosos nanoestructurados para el almacenamiento de hidrógeno
    (2018) Carraro, Paola; Cuello, Natalia; Sapag, Karim; Oliva, Marcos Iván; Eimer, Griselda Alejandra
    El diseño y estudio de nuevos materiales con propiedades específicas resulta interesante en varios campos científicos y tecnológicos. En los últimos años, los carbones nanoestructurados (NC) han atraído rápidamente la atención debido a sus propiedades fisicoquímicas, las cuales son útiles para muchas aplicaciones, entre ellas en adsorción y catálisis. En este trabajo, se sintetizaron materiales mesoporosos de carbón del tipo CMK-3 y luego se modificaron con níquel por el método de impregnación húmeda. La capacidad de adsorción de H2 fue medida a 77 k hasta 10 bar. Los resultados indicaron que las propiedades texturales del material jugaron un rol relevante en la adsorción de H2 en los materiales sintetizados.
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    Almacenamiento de hidrógeno en materiales mesoporosos ordenados de carbón
    (2018) Carraro, Paola; García Blanco, Andrés; Barrera Díaz, Deicy Amparo; Vaschetto, Eliana; Sapag, Karim; Oliva, Marcos Iván; Eimer, Griselda Alejandra
    Los problemas ambientales y energéticos actuales han promovido el diseño de nuevos materiales para ser utilizados en procesos más eficientes y amigables con el medio ambiente. Los materiales porosos ordenados son de gran interés científico y tecnológico debido a su capacidad para interactuar con átomos, iones y moléculas no sólo en la superficie sino también en el interior del material [1]. El control de la superficie específica, del tamaño de poro y diversidad estructural de materiales carbonosos mesoporosos, los hace buenos candidatos en diversas aplicaciones. El método de obtención de estos carbones permite “diseñar” materiales con propiedades interesantes para el estudio del almacenamiento de gases, como el hidrógeno. En este sentido, la incorporación de metales en carbones nanoporosos contribuye en gran medida a mejorar la capacidad de almacenamiento de este gas. En este trabajo se describe el método de síntesis del carbón mesoporoso CMK-3 a partir del sólido SBA-15 utilizado como plantilla inorgánica y sacarosa como fuente de carbón. El soporte CMK-3 se modificó con dos cargas de Ni, 2,5 y 10 % p/p, por el método de impregnación húmeda. Los carbones nanoporos se caracterizaron por difracción de rayos X a bajo y alto ángulo, adsorción-desorción de N2 a 77 K, reducción térmica programada, microscopías electrónicas de barrido y transmisión. Los materiales sintetizados fueron evaluados en la adsorción de H2 a 77 K hasta 10 bar y luego a temperatura ambiente y alta presión (40 bar). Así, la capacidad de almacenamiento de H2 se analizó correlacionando la cantidad máxima adsorbida con las propiedades texturales de los materiales.