UTN- FRC -Producción Académica de Investigación y Desarrollo
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Item Síntesis de dióxido de titanio mesoporoso, modificado con hierro y cobre, para ser aplicado en la degradación fotocatalítica del ácido naranja 7(207) Ochoa Rodríguez, Pablo; Elías, Verónica; Casuscelli, Sandra; Eimer, Griselda AlejandraPor el método de sol gel fueron sintetizados nanomateriales de dióxido de titanio (TiO2) que fueron modificados, mediante impregnación húmeda, con distintas cargas de hierro y cobre. Se realizó un estudio de caracterización mediante espectrometría UV-Vis, difracción de rayos X, y adsorción – desorción con nitrógeno a la matriz pura. Los sólidos impregnados con hierro fueron puestos a prueba en la degradación fotocatalítica del colorante azoico ácido naranja 7 (AO7) bajo radiación UV-Vis y Vis. En tanto que los materiales con cobre, sólo bajo luz visible. Los resultados de la caracterización dieron cuenta de la presencia de fase anatasa en la estructura cristalina de todas las muestras, de la naturaleza mesoporosa de la matriz, y de la mejor capacidad de absorción de los sólidos a medida que el contenido metálico se incrementó (desplazamiento de la absorción hacia mayores longitudes de onda, espectro visible). Se determinó que impregnar la matriz con tan sólo 0,1% P/P de hierro mejora la actividad catalítica, en relación a la presentada por el sólido sin modificar, ya sea se utilice radiación visible o UV-Vis. No pudo demostrarse lo mismo en los materiales con cobre, donde la actividad resultó ser menor o similar en comparación a la matriz.Item Materiales mesoporosos nanoestructurados empleando cáscara de arroz como fuente de silicio para la remoción de contaminantes emergentes(2020) Carraro, Paola; Benzaquén, Tamara; Eimer, Griselda Alejandra; Raviolo, Sofía; Oliva, Marcos IvánActualmente, los problemas ambientales han promovido el diseño de nuevos materiales más eficientes y amigables con el medio ambiente para ser utilizados en diversas aplicaciones. Un importante interés de los investigadores ha sido la posibilidad de desarrollar nuevos materiales seguros, no tóxicos y ambientalmente sostenibles, utilizando desechos y procesos más respetuosos con el medio ambiente, reduciendo el impacto ambiental que producimos en nuestro planeta. Recientemente, gran parte de las investigaciones se ha centrado en el uso eficiente de la biomasa para producir materiales y productos de valor añadido, teniendo en cuenta los aspectos tecnológicos, científicos, económicos y ambientales. Los residuos de cultivos son uno de los mayores recursos de biomasa a nivel mundial. Entre los diferentes residuos agrícolas, la cáscara de arroz (RH) es una biomasa de desecho abundante y disponible en el mundo. Estos desechos suelen quemarse para recuperar energía, produciendo cenizas de cáscara de arroz o se descartan sin más, lo que causa grandes problemas ambientales para su eliminación. Así, la ceniza de cascarilla de arroz (RHA) contiene más del 80 % en peso de sílice. Entre los diferentes materiales silíceos se encuentran los tamices moleculares mesoporosos del tipo MCM-41, que se han aplicado como soporte de diversas especies activas catalíticas debido a sus elevadas áreas específicas y volúmenes de poro. Las fuentes de sílice más utilizadas para la síntesis de estos materiales son alcóxidos metálicos como el tetraetilortosilicato (TEOS), el tetrametoxisilano (TMOS) y el hidróxido de tetrametilamonio (TMAOH), los cuales son relativamente caros y tienen efectos tóxicos. Así, la cáscara de arroz aparece como una fuente natural alternativa, ecológica, no tóxica y de bajo costo para sustituir a los precursores de sílice comerciales. Por otro lado, la prevención de los riesgos para la salud y el medio ambiente por la exposición a los llamados Contaminantes Emergentes (CE), supone hoy en día un auténtico reto. Entre ellos podemos encontrar a los denominados Disruptores Endócrinos (DEs). Estos están asociados desde hace varios años con la aparición de infertilidad, comportamiento sexual alterado, alteración de la función tiroidea, aumento de la incidencia de ciertos tipos de cáncer, entre otros. En este contexto, los Procesos Avanzados de Oxidación (PAOs) aparecen como una alternativa de degradación muy prometedora. En particular las reacciones de Fotocatálisis y fotoFenton Heterogéneas son bien conocidas por su capacidad para degradar compuestos orgánicos recalcitrantes en agua En este trabajo se sintetizaron materiales mesoporosos del tipo MCM-41 utilizando una fuente natural, no tóxica y barata de sílice a partir de la cáscara de arroz. Los soportes de sílice se modificaron con varias cargas de Fe por el método de impregnación húmeda y se analizaron físico-químicamente mediante una caracterización multitécnica. Estos materiales mesoestructurados se probaron con éxito en la degradación de ATZ, BPA y PCT en medio acuoso, mediante el proceso de foto-Fenton heterogéneo. Todos los sólidos mostraron buena regularidad estructural conservando la estructura mesoporosa luego de la incorporación del metal. La menor carga de hierro permitió un mayor porcentaje de iones aislados Fe 3+ fuertemente ligados a la superficie mesoporosa. Mientras tanto, se observó una mayor proporción de especies de óxido de hierro de mayor tamaño para las muestras con cargas metálicas más altas. Así, los resultados obtenidos mostraron que la mayor eficiencia fotocatalítica es consistente con la mayor presencia de iones aislados Fe3+ (sitios accesibles y activos para la reacción) fuertemente ligados a la superficie mesoporosa. Así, se encontró un material económicamente atractivo con un excelente rendimiento en el proceso foto-Fenton para la degradación de tres importantes contaminantes emergentes como son la atrazina, el Bisfenol A y el paracetamol.Item Caracterización de materiales mesoporosos modificados con vanadio y titanio(2020) Casuscelli, Sandra Graciela; Viola, Belén M.; Eimer, Griselda Alejandra; Cánepa, Analía LauraLos materiales mesoporosos del tipo MCM-41 presentan una estructura hexagonal con un arreglo regular de poros. Entre sus principales ventajas se encuentran su elevada área específica y el tamaño de sus poros que permiten la difusión de moléculas voluminosas. La incorporación de metales de transición en estos tamices moleculares tiene un gran interés desde el punto de vista catalítico. Por ese motivo, se sintetizaron materiales de este tipo mediante el método sol-gel incorporando V y Ti en su estructura. Para ello, se utilizó tetraetil ortosilicato (TEOS) como fuente de silicio, bromuro de cetiltrimetilamonio como surfactante (CTABr) y NaOH para ajustar el pH. Las relaciones empleadas fueron: Si/metal=60, OH/Si=0.5, CTABr/Si=0.12 y H2O/Si=132. La solución preparada se mantuvo en agitación 4 h a temperatura ambiente y 3 h a 70 °C para obtener la matriz silícea pura. Posteriormente, se incorporó sulfato de vanadilo hidratado o butóxido de titanio como fuentes de V o Ti respectivamente. El sólido obtenido fue filtrado, lavado con agua destilada hasta pH neutro y colocado en una estufa a 60 °C por 12 h. Para eliminar el surfactante, se calcinó el material en flujo de N2 hasta alcanzar 500 °C durante 6 h y luego en flujo de aire a 500 °C. Así se obtuvieron los materiales V-MCM-41 y Ti-MCM-41. El área específica obtenida fue de 1250 m2/g para la matriz silícea pura, 1183 m2/g para el V-MCM-41 y de 866 m2/g para el Ti-MCM-41. Los DRX a bajo ángulo indicaron que los materiales presentan un buen ordenamiento estructural manteniendo los picos característicos de la matriz atribuidos a los planos (100), (110) y (200). En el DRX a alto ángulo se observa un hombro ubicado a 2θ=23.3° representativo del carácter amorfo de estos materiales. Por otro lado, no se observaron reflexiones pertenecientes a óxidos metálicos, lo que sugiere que tanto el V como el Ti se encuentran dispersos en el material, y en caso de existir dichas especies, serían clusters y/o partículas de óxido de tamaño inferior al límite de detección de DRX (5 nm). El análisis por UV-Vis RD mostró bandas de absorción a 243 nm en el Ti-MCM-41 y a 250 nm en el V-MCM-41 correspondientes a las especies metálicas aisladas y tetraédricamente coordinadas con oxígeno. A 285 nm, el material con Ti presentó una segunda banda asignada a especies de Ti con grados de coordinación superiores al tetraédrico, generadas por la hidratación de la estructura y/o la oligomerización incipiente de especies de Ti que forman nanoclusters Ti-O-Ti. Tal como ha sido reportado, el análisis por FTIR muestra una banda de absorción a 458 cm-1 que se atribuye a la vibración de estiramiento del enlace Si-O. Para el material con Ti, esta banda podría estar solapada con la generada por los enlaces Ti-O-Ti que reveló el UV-Vis RD. A 800 cm-1 y 1085 cm-1 se presentan dos señales correspondientes a la vibración de estiramiento simétrico y asimétrico del Si-O tetraédrico. La banda ubicada a 1240 cm-1 se atribuye a los enlaces Si-O-Si y a 1640 cm-1 se observa una señal asociada a la presencia de H2O. Las bandas ubicadas a 3460 cm-1 y 970 cm-1 corresponden a los grupos Si-OH. Esta última señal puede estar asociada también a la vibración de los grupos V-O-Si o Ti-O-Si generada por la incorporación de heteroátomos en la estructura, consistente con lo observado por UV-Vis RD. Por lo tanto, se deduce que esta banda corresponde a un solapamiento generado por los Si-OH y los heteroátomos. Por último, el ICP indicó que la cantidad de Ti fue de 289.19 ppm (1.43% p/p) en el Ti-MCM-41 mientras que el contenido de V fue de 21.78 ppm (0.17% p/p) en el V-MCM-41.Item Producción de biodiesel a partir de diferentes aceites utilizando un catalizador mesoporoso bimetálico(2021) Sánchez Faba, Edgar M.; Ferrero, Gabriel O.; Eimer, Griselda AlejandraCon el fin de competir con la producción de biodiesel vía catálisis homogénea, que es el método más difundido y utilizado actualmente a nivel industrial, se desarrolló un catalizador sólido bimetálico con alta superficie expuesta, alta basicidad y reutilizable a lo largo de varios ciclos de reacción. El catalizador se preparó por el método de impregnación en húmedo dopando la sílice mesoporosa SBA-15 con un 5% en peso de sodio y un 20% en peso de cerio. Tras estudiar las propiedades texturales y fisicoquímicas de los materiales, la actividad del catalizador sintetizado fue evaluada en la transesterificación de diferentes aceites con metanol absoluto para producir biodiesel. Asimismo, se evaluó la reutilización del material en cuatro ciclos adicionales de reacción y la heterogeneidad de la misma se comprobó mediante la prueba de filtrado en caliente.Item Diseño, síntesis y caracterización de sílicas mesoporosas nanoestructuradas a partir de moldeantes renovables para su aplicación en la degradación de glifosato(2021) Vaschetto, Eliana; Ferrero, Gabriel O.; Carrillo, Germán; Pérez-Pariente, Joaquín; Eimer, Griselda AlejandraEn este trabajo se diseñaron, síntetizaron y caracterizaron sílicas mesoporosas nanoestructuradas a partir de agentes moldeantes renovables (monoestearato de glicerilo y glicerol) para desarrollar catalizadores heterogéneos, a fin de evaluarlos en la reacción de degradación/fragmentación de glifosato bajo condiciones de reacción extremadamente suaves: presión atmosférica y temperatura ambiente. Estos materiales se desarrollaron mediante el método de impregnación húmeda con diferentes contenidos de hierro (2,5; 5; 10 y 20% p/p) y por incorporación directa del metal con relación molar Si/Fe=20. Los catalizadores se caracterizaron por DRX, Isotermas de adsorción y desorción de N2, UVvis-DR e ICP. Los catalizadores fueron evaluados mediante oxidación húmeda catalítica con aire, logrando niveles de degradación del herbicida del orden del 70%. De esta manera se pretende aportar sustentabilidad a la industria química, a partir del empleo de glicerol residual y/o monoestearato de glicerilo para la síntesis del soporte catalítico mesoporosos presentando una interesante tecnología con menor impacto ambiental para la remediación de aguas contaminadas con glifosato.Item Heterogeneous enzymatic catalysts: comparing their efficiency in the production of biodiesel from alternative oils(2021) Ferrero, Gabriel O.; Vaschetto, Eliana; Sánchez Faba, Edgar M.; Viale, Fabrizio E.; Carrillo, Germán; Eimer, Griselda AlejandraIn this study, four heterogeneous enzymatic catalysts were synthesized: three from the immobilization of Pseudomonas fluorescens lipase (LPf) on SBA-15, Ca/SBA-15, and Na / SBA-15, and one using the one-step coprecipitation technique, called LOBE (Low Ordered Biosilicificated Enzyme). The physicochemical properties of these materials were determined by small-angle X-ray scattering (SAXS) and Fourier Transform infrared spectroscopy (FT-IR). The biocatalysts activity was evaluated in the production of biodiesel with different oily raw materials. It was possible to infer from these results that besides enzyme-metal-support synergistic effect (LPf/Ca/SBA-15 or LPf/Na/SBA-15), confinement effects influence the substrates diffusion or mass transfer depending on the pore, channel, or cavity architecture, determining the catalytic efficiency. While the SBA-15 material presents one-dimensional channels, the LOBE biocatalyst has interconnected three-dimensional cavities that favor the mixing of reactant phases (oil alcohol) and interaction with active sites. This characteristic would increase the specific activity of the LOBE biocatalyst approximately five times concerningItem Desarrollo de catalizadores mesoporosos impregnados con Fe para degradar glifosato en medios acuosos bajo condiciones ambientales(2021) Vaschetto, Eliana; Ochoa Rodríguez, Pablo; Stobbia, Daniel; Elías, Verónica; Eimer, Griselda AlejandraCatalizadores nanoestructurados impregnados con diferentes contenidos de hierro se desarrollaron y sintetizaron para degradar soluciones acuosas de glifosato en condiciones de reacción extremadamente suaves: presión atmosférica y temperatura ambiente. Estos sólidos se caracterizaron por XRD, fisisorción de N2, UVvis-DR y XPS. Como resultado de estas síntesis, se obtuvieron estructuras mesoporosas regulares típicas de los sólidos SBA 15 y se pudo ajustar la especiación de Fe variando la carga nominal del metal. Los catalizadores fueron evaluados en la reacción de degradación-fragmentación de glifosato mediante oxidación húmeda catalítica con aire, logrando niveles de degradación del herbicida del orden del 80%. Se propuso un camino de reacción basado en la formación de un intermediario oxo-hierro (V) altamente reactivo a partir del complejo Fe-glifosato. De esta manera, se presenta una interesante tecnología con menor impacto ambiental y mayor sustentabilidad para la remediación de aguas contaminadas con glifosato.Item Dióxido de titanio mesoporoso modificado, como fotocatalizador activo bajo luz visible en la remoción de ibuprofeno de matrices acuosas(2021) Ochoa Rodríguez, Pablo; Vaschetto, Eliana; Elías, Verónica; Eimer, Griselda AlejandraSe sintetizaron nanopartículas de dióxido de titanio mesoporosas autodopadas con carbono empleando un método de síntesis amigable con el medio. Los materiales fueron caracterizados con distintas técnicas, entre ellas estudios de profundidad de los sólidos mediante XPS. Éstos, permitieron dilucidar avances sobre la naturaleza de las especies de carbono responsables de la fotosensibilidad de los materiales, pudiendo distinguir entre el carbono superficial y el carbono que forma parte de la matriz de titania. Se estudió el efecto de la calcinación en términos de la respuesta de los sólidos a luz visible LED, para degradar ibuprofeno (IBU) en soluciones acuosas. La mayor degradación se alcanzó empleando el fotocatalizador autodopado con carbono y tratado a 200 °C. Se propuso que la generación de nuevos estados electrónicos, responsables de reducir la banda prohibida del TiO2, debido a la presencia de carbono en distintos sitios en la red, es la responsable de este comportamiento.Item Influencia de la atmósfera de calentamiento en la formación de nanoespecies en SBA-15 por medio de impregnación con Fe(AcAc)33(2021) Cuello, Natalia; Oliva, Marcos Iván; Rodríguez Torres, Claudia; Elías, Verónica; Eimer, Griselda AlejandraEl tamiz molecular mesoporoso libre de metales SBA-15 se sintetizó como hospedador de cationes metálicos mediante el método de impregnación húmeda usando una solución etanólica y un precursor metálico para alcanzar una carga nominal de Fe del 10% en peso. Se usó como precursor Fe(AcAc)3, luego se dividió el material en dos alícuotas. Una se calcinó en aire a 350 ºC durante 3 h y la otra en atmosfera de N2 500 ºC durante 6 horas. Para comprobar las estructuras mesoporosas y las propiedades fisicoquímicas se realizaron medidas de isotermas de adsorción y desorción de N2, patrones DRX, imágenes TEM y espectros UV-Vis DR. Mientras que las propiedades magnéticas de las especies de hierro formadas, se realizó mediante la medida de ciclos de histéresis a temperatura ambiente y la dependencia de la magnetización respecto de la temperatura por medio de protocolos ZFC y FC. Finalmente, también se midieron a temperatura ambiente los espectros de Mössbauer. Del análisis de estas mediciones se comprobaron las estructuras del tipo SBA-15 para todas las muestras y la variación en las distintas especies formadas de hierro dependiendo de la atmosfera de calcinación con las consecuentes variaciones en sus propiedades. Siendo la propiedades magnéticas las más afectada por los métodos de calcinación y por ende las más interesantes para desarrollar las conclusiones de este trabajo. Esto conlleva a potenciales aplicaciones en distintas áreas de la nanotecnología evidenciado en un aumento en el interés en el estudio de las propiedades magnéticas a nanoescala.Item The effect of mesoporous structure of different mesoporous silica prepared from rice husk with potential application in contaminants removals(2021) Carraro, Paola; Benzaquén, Tamara; Eimer, Griselda AlejandraDuring recent years, a persistent interest of researchers has been in the possibility of developing new, safe, non-toxic, and environmentally sustainable materials using waste and more environmentally friendly processes. Recently, a large part of the research has been focused on the efficient use of biomass to produce engineering materials and value-added products. The crop residues represent one of the largest biomass resources globally. Among them, rice husk (RH) is an abundant and sustainable waste biomass available in the world. These wastes often are discarded or burn for energy recovery, producing rice husk ash, causing great environmental problems for disposal. Thus, rice husk ash (RHA) presents over 80 wt.% of silica. This makes possible to use RH as an alternative cheap source of amorphous silica for the production of silicon based materials. The most common types of silica materials in the mesoporous pore size range are MCM-41 and SBA-15, with hexagonal pore structure, which have been applied as supports for various catalytic active species due to their high specific areas and pore volumes. The main objective of the present work was synthesizing siliceous mesoporous materials (MCM 41 and SBA-15) using a commercial organic silica and a natural, non-toxic, and cheap source of silica. This last synthesis methodology is effective, simple, and more environmentally friendly. The pure silica supports were modified with different loadings of Fe and a multi-technique characterization was employed. The chemical and physic properties of mesoporous solids synthesized from rice husk were similar to those of supports synthesized from commercial silica by conventional method.