Synthesis of hollow carbon spheres by chemical activation of carbon nanoparticles for their use in electrochemical capacitor

Cesar Eduardo Sanchez Rodriguez EDUARDO TOVAR MARTINEZ MARISOL REYES REYES Luis Felipe Cházaro Ruiz ROMAN LOPEZ SANDOVAL (2022, [Artículo])

"Naphthalene combustion has been used to synthesize grams per hour of solid carbon spheres (CS). The carbon soot was activated by acid treatment consisting in a mixture of HNO3 and H2SO4 (1/3 v/v) to produce hollow carbon spheres (HCS). The effect of two concentrations of CSs (5 and 10 mg mL−1) in the acid mixture, on the physicochemical properties of the activated HCSs was studied. The HSCs were subjected to a thermal treatment to increase their graphitization to enhance their electrical conductivity. High-resolution transmission electron microscopy confirmed the formation of HCSs due to the acid treatment whereas FTIR spectra showed that the chemical activation produced functional groups on the carbon spheres surface and the heat treatment effect to remove some of them as well. A specific surface area of 300 m2 g−1 and a large density of micropores for the acid-treated CSs as well as the heat-treated CSs were estimated by analysis of N2 adsorption-desorption isotherms. A specific capacitance 70 F g−1 was calculated by cyclic voltammetry of the acid and thermally treated HCSs at 5 mV s−1, for both CS concentrations, indicating the possibility of synthesizing these HCSs using a simple method in large quantities for their use in electrochemical capacitors."

Physicochemical properties Carbon nanoparticles Chemical activation Electrochemical capacitor BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA QUÍMICA

Data for the synthesis, characterization, and use of xerogels as adsorbents for the removal of fluoride and bromide in aqueous phase

NAHUM ANDRES MEDELLIN CASTILLO ELIZABETH DIANE ISAACS PAEZ Liliana Giraldo Gutiérrez JUAN CARLOS MORENO-PIRAJAN ITZIA RODRIGUEZ MENDEZ SIMON YOBANNY REYES LOPEZ JAIME REYES HERNANDEZ SONIA JUDITH SEGOVIA SANDOVAL (2022, [Artículo])

"Groundwater with high fluoride concentrations has been recognized as one of the serious concerns worldwide. Besides, the fluoride released into the groundwater by slow dissolution of fluoride-containing rocks, various industries also contribute to fluoride pollution [1]. Excess intake of fluoride leads to various health problems such as dental and skeletal fluorosis, cancer, infertility, brain damage, thyroid diseases, etc. [2]. On the other hand, bromide is naturally present in surface and groundwater sources. However, during the chlorination process, bromide can be oxidized to HOBr, which can react with natural organic matter in water to form brominated organic disinfection byproducts, which are very harmful to human health [3]. Among various methods for water treatment, the adsorption process has been widely used and seems to be an efficient and attractive method for the removal of many contaminants in water, such as anions, in terms of cost, simplicity of design, and operation [4,5]. In the past years, xerogels and carbon xerogels, a new type of adsorbents, which are synthesized by the sol-gel polycondensation of resorcinol and formaldehyde, have gained attention due to their moldable texture and chemical properties [6]. Moreover, melamine addition in resorcinol and formaldehyde xerogels adds basic groups on its surface, favouring Lewis acid-base interactions between xerogels and other components by adsorption [7]. In this data article, the synthesis of three resorcinolformaldehyde (R/F) xerogels with an increasing amount of melamine (M) was carried out by colloidal polymerization (molar ratios of M/R = 0.5, M/R = 1.0, and M/R = 2.0). Additionally, samples of M/R = 0.5 xerogel were carbonized at 400, 450, and 550 degrees C under an inert atmosphere to increase their specific area. Organic and carbon xerogels obtained were characterized by FTIR, TGA, SEM, Physisorption of N 2, and the pH at the point of zero charge (pH PZC). All organic xerogels were also tested as adsorbents on the removal of fluoride and bromide ions from aqueous phase. The Freundlich, Langmuir, and Radke-Prausnitz isotherm models were applied to interpret the experimental data from adsorption equilibrium. Additionally, the data of the mass of the xerogel needed to remove fluoride and bromide from groundwater and fulfill the maximum concentration levels are also included."

Xerogels Melamine Colloidal polymerization Fluoride and bromide ions Adsorption BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA QUÍMICA

Reintegración de los RCD como agregado grueso con base al análisis de sus resistencias mecánicas en concreto F' c= 200 kg/cm2

PAOLA JUDITH JIMÉNEZ ROSAS (2023, [Tesis de maestría])

La disposición de Residuos de la Construcción y Demolición (RCD) en México, constituye

un problema tan normalizado como poco atendido. El manejo inadecuado de dichos

desperdicios provoca que éstos no se aprovechen adecuadamente, sino que tienen como

destino final sitios clandestinos como terrenos baldíos o áreas ecológicas, creando con ello

diversos impactos tanto al ser humano como al medio ambiente. El presente trabajo analiza

el uso de RCD como agregado grueso dentro de un concreto F’c=200 kg/cm2

, a través de

ensayos compresivos que determinaron el esfuerzo de fractura y la máxima resistencia a la

compresión. Concluyendo que existe la posibilidad de que éste residuo sea utilizado con

éxito dentro de dicho concreto.

Construction and demolition waste (CDW) disposal is little attended problem in México.

Inadequate management of such waste causes it not to be used in a properly manner but

instead, has its final destination in clandestine sites such as vacant lots or ecological areas

creating various impacts on both human beings and the environment. The present work

analyzes the use of CDW as coarse aggregate within a concrete F'c=200 kg/cm2

, through

compression test that determined the fracture stress and the maximum compression

resistance. It was found a possibility that this residue can be used successfully within said

concrete.

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Reconocimiento molecular de HAPs con un derivado de perilendiimida: Integración de la evidencia experimental y teórica en el diseño de sensores

NADIA ALEJANDRA RODRIGUEZ URIBE (2024, [Tesis de doctorado])

Se sintetizó un derivado de perilendiimida con benciletilendiamina (PDI) en una reacción en un solo paso. La geometría que adopta tipo “doble anzuelo” permite la autoagregación con una constante kd ~108 M⁻¹ determinada por fluorescencia. La habilidad de PDI para reconocer hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) se estudió por medio de titulaciones en CHCl₃ en UV-vis, fluorescencia y RMN de ¹H. Las constantes de asociación calculadas (Ka~104 M⁻¹) siguen la tendencia pireno > perileno > fenantreno > naftaleno > antraceno. La formación de los complejos PDI-HAP resulta en una nueva banda en 567 nm, mientras que por florescencia se

observa el apagamiento del máximo de emisión en 587 nm y por RMN de ¹H las señales de H1 y H2 de PDI se desplazan hacia frecuencias bajas. El análisis de FESEM muestra el cambio de la morfología inicial de PDI de globular a cilíndrica o planar al formase los complejos. Los modelos teóricos de estos sistemas, utilizando DFT ωB97X–D/6–311G(d,p) demostraron ser útiles en la

descripción de la formación del complejo y las tendencias observadas. La nueva banda a 567 nm

característica en UV-vis, resultado de la formación del complejo, se debe a una transferencia de

carga entre los orbitales de HAP hacia el anfitrión. SAPT(DFT) confirmó que las fuerzas que rigen

la formación de los complejos son de intercambio y dispersión (interacciones π–π), pero el

reconocimiento depende de los componentes electrostáticos de la interacción, que es una

fracción minoritaria. Con los hallazgos experimentales y teóricos se diseñó un sensor en el cual

PDI es depositada sobre una superficie de vidrio, para la remoción de HAP en cuerpos de agua.

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Manual de métodos para el estudio de extremófilos

MA. NIEVES TRUJILLO TAPIA RAMON ALBERTO BATISTA GARCIA MARIA EUGENIA HIDALGO LARA ROSA MARIA CAMACHO RUIZ (2023, [Libro])

En un principio, se pensó que si era posible encontrar vida en ambientes con elevada o baja temperatura, con valores de pH muy ácidos o alcalinos o en lugares con baja disponibilidad de agua, alta presión y elevados niveles de salinidad, entonces se podía hallar vida en otros planetas cuyas condiciones fueran similares. Es así como se exploraron los desiertos, glaciares, géiseres, lagos salados, volcanes, ventanas hidrotermales y numerosos lugares extremos. No obstante, el estudio de los ambientes extremos nos ha llevado a la mejor comprensión de la evolución de la vida en la Tierra y a entender las interacciones que se establecen en las comunidades bacterianas para sobrevivir en ambientes hostiles.

Esta publicación, compilada por miembros de la Red Mexicana de Extremófilos (REMEX), se concibió con el propósito de contribuir a la difusión de los procedimientos que la comunidad científica nacional ha desarrollado para el estudio de los ambientes extremos y de los organismos que en estos pueden encontrarse. El manual está organizado en ocho capítulos que abordan temas como: aislamiento, identificación, conservación de microorganismos, extracción, producción, cuantificación, prospección, aplicaciones de sus biomoléculas, así como enfoques bioinformáticos y metagenómicos. Incluye además recomendaciones para buenas prácticas y manejo de residuos. Esta edición busca, además, introducir a investigadores y estudiantes al estudio de la vida en condiciones extremas.

BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA extremófilos

Metabolites Profile of Extracts and Fractions of Erythroxylum mexicanum Kunth by UHPLC-QTOF-MS/MS and its Antibacterial, Cytotoxic and Nitric Oxide Inhibitory Activities

LAURA PATRICIA ALVAREZ BERBER MARIA DE LOS ANGELES RAMIREZ CISNEROS (2024, [Artículo])

The present study shows the untargeted metabolite profiling and in vitro antibacterial, cytotoxic, and nitric oxide (NO) inhibitory activities of the methanolic leaves extract (MLE) and methanolic stem extract (MSE) of Erythroxylum mexicanum, as well as the fractions from MSE. Using ultra-high performance liquid chromatography/quadrupole time-of-flight tandem mass spectrometry (UHPLC-QTOF-MS/MS), a total of 70 metabolites were identified; mainly alkaloids in the MLE, while the MSE showed a high abundance of diterpenoids. The MSE fractions exhibited differential activity against Gram-positive bacteria. Notably, the hexane fraction (HSF) against Streptococcus pyogenes ATCC 19615 (MIC=62.5 µg/mL) exhibited a bactericidal effect. The MSE fractions exhibited cytotoxicity against all cancer cell lines tested, with selectivity towards them compared to a noncancerous cell line. Particularly, the HSF and chloroform fraction (CSF) showed the highest cytotoxicity against prostate cancer (PC-3) cells, with IC50 values of 19.9 and 18.1 µg/mL and selectivity indexes of 3.8 and 4.2, respectively. Both the HSF and ethyl acetate (EASF) fractions of the MSE inhibited NO production in RAW 264.7 macrophages, with NO production percentages of 50.0% and 51.7%, respectively, at a concentration of 30 µg/mL. These results indicated that E. mexicanum can be a source of antibacterial, cytotoxic, and anti-inflammatory metabolites.

BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA MS analysis • diterpenoids • biological activities

Degradación de Dexametasona en disolución acuosa mediante procesos avanzados de oxidación

JENNY MARLENE RAMÍREZ MADRID (2023, [Tesis de maestría])

La Dexametasona (Dx) es un glucocorticoide que se utiliza como antinflamatorio e inmunosupresor.

En la pandemia por COVID-19, este medicamento contribuyó a reducir significativamente la

mortalidad en los pacientes que requerían hospitalización y/o asistencia respiratoria, administrando

una dosis de 6 mg/día por 10 días. El incremento de su uso supone probablemente un mayor

vertimiento de Dx en cuerpos de agua, ya que, según su farmacocinética el 10% de la dosis

administrada se excreta por la orina, la remoción es deficiente en las plantas de tratamiento de aguas

residuales hospitalarias convencionales y posee una baja tasa de degradación biológica. En adición,

se ha encontrado que puede experimentar foto transformación parcial en disolución acuosa y generar

otras moléculas con potencial riesgo para el ambiente y la salud humana. Por esta razón, en este

trabajo se estimó el vertimiento de Dx en el Estado de Morelos durante la pandemia por COVID-19

y se ensayó el uso del acople de ozono con peróxido de hidrogeno (O³/H²O²) para la oxidación de la

estructura orgánica de la molécula del fármaco como alternativa a los procedimientos biológicos que

suelen ser menos estables y tienen dificultades para su degradación. Los experimentos se realizaron

a escala de laboratorio en un reactor de 100 mL, la degradación y formación de posibles sub productos

se analizaron por cromatografía líquida con detector de arreglo de diodos (HPLC-DAD),

cromatografía de gases con espectrometría de masas (CGEM) y espectroscopia infrarroja y UV-vis.

Las estimaciones indican que se vertieron aproximadamente 46,914 mg de Dx a diversos cuerpos de

agua del Estado de Morelos entre junio de 2020 a diciembre de 2022. La más alta eficiencia de

degradación fue del 100 % y se obtuvo al exponer una disolución de 10 ppm de Dx a H²O² en una

relación molar fármaco-oxidante de 1:100 y un suministro continuo de ozono por 60 min a un pH de

9. El análisis por IR mostro que las bandas características de Dx (3412 nm, 2952 nm y 2881 nm) se

reducen casi hasta nivel de ruido, sugiriendo una completa mineralización hasta CO² y H²O que se

confirmó a través de la cuantificación del Carbono Orgánico Total (COT). El análisis por HPLC y

CGEM indica que a medida que transcurre la degradación aparecen señales que corresponden a la

formación de posibles sub productos con estructuras como amidas, ácidos carboxílicos y esteres. Por

lo tanto, el acople ozono/H²O² degrada eficiente y en forma reproducible la Dx en disolución acuosa

BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA

Adsorption and Photocatalytic Degradation of Methylene Blue in Carbon Nanotubes: A Review with Bibliometric Analysis

Hugo Albeiro Saldarriaga Noreña MARIO ALFONSO MURILLO TOVAR JOSEFINA VERGARA SANCHEZ JEANNETE RAMIREZ APARICIO Lorena Magallón Cacho MARIA LUISA GARCIA BETANCOURT (2023, [Artículo])

Wastewater-containing dyes are an environmental problem. The prime source of dye pollutants is the textile industry, such as paper manufacturing, food processing, leather, pigments, etc. Dye removal from wastewater using nanotechnology has received attention in recent decades thanks to efficient nanomaterials improving traditional technologies. In recent years, multiple research reports on carbon nanotubes for dye removal and photocatalytic dye degradation provided substantial insight into the comprehension of nanotechnology and remediation. This work presents a review and bibliometric analysis of carbon nanotubes for dye removal and photocatalytic dye degradation, which have an environmental impact today. The bibliometric study showed that the current research tendency on carbon nanotubes applied in dye removal and photocatalysis is still growing. According to research, this work observed that carbon nanotubes for dye removal exhibit high removal and efficient photocatalysis activity, indicating the functionality of nanotechnology for environmental remediation. The analysis of the parameters involved in the removal studies, such as temperature and pH, showed adsorption behavior. The photodegradation of methylene blue demonstrated the photocatalytic activity of carbon nanotubes attributed to the sp2 lattice of graphitic configuration.

BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA adsorption; carbon nanotubes; methylene blue; photocatalysis; photodegradation of methylene blue

Propiedades energéticas, estructurales y dinámicas de O₂ en cúmulos y fase líquida

ANTHONI ALCARAZ TORRES (2023, [Tesis de doctorado])

El O₂ líquido se obtiene a través de la destilación fraccionada del aire licuado, en su estado fundamental es un triplete y algunas propiedades mesoscópicas dependen de su espín molecular. Cuando dos moléculas de O₂ interaccionan, sus espínes se acoplan a tres estados electrónicos. Actualmente, contamos con las superficies de energía potencial del dímero de O₂ más exactas, una por cada estado de espín. Conocer el potencial de un cúmulo arbitrario es un reto por resolver debido a que el número de estados de espín crece como 3ⁿ, donde ո es el número de monómeros. En este estudio se aborda la generalización del cálculo de la energía potencial para cada estado de espín en cúmulos de tamaño arbitrario a través de la representación desacoplada y con la aproximación por pares. Se realizó la búsqueda de los mínimos globales tanto en el trímero como en el tetrámero, donde el primero sirvió para validar la metodología utilizada con algoritmos genéticos y el segundo como el preámbulo para el estudio de cúmulos de mayor tamaño. En el tetrámero, las estructuras de los mínimos globales del singulete y triplete coinciden con la celda unitaria observada en fase épsilon: arreglos moleculares paralelos formando un romboide. En estados de multiplicidad mayor, se observaron estructuras que en parte coinciden con lo encontrado para el trímero y las cuales forman un arreglo en forma de gorro o pirámide triangular. En fase líquida resulta imposible abordar su estudio a través de la representación desacoplada como en el caso del trímero o del tetrámero. Los estudios experimentales sobre la estructura del O₂ líquido mostraron que en la primera capa hay un primer pico y un hombro juntos. Además, algunos estudios de dinámica molecular con la teoría de funcionales de la densidad no han podido reproducir el hombro. Por lo tanto, estudiamos la fase líquida del O₂ con dinámica molecular, mediante la aproximación por pares y dos formas de combinar los potenciales del dímero: 1) usando la aproximación canónica y 2) utilizando distribuciones de Boltzmann. Se analizo la estructura local del O₂, a presión atmosférica y en la región supercrítica, con funciones de distribución radial átomo-átomo y correlaciones de orientaciones como función de la distancia entre centros de masas. Se observó que las propuestas de combinaciones lineales de los potenciales del dímero reproducen la estructura local del oxígeno líquido. Sin embargo, la aproximación canónica reproduce con mayor detalle la estructura característica en primera capa, la cual se debe a la contribución de configuraciones como la X y H a distancias cortas. También se encontró que el origen del hombro se debe a configuraciones diferentes a las que habían propuesto otros autores.

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Efecto del biodiesel en el comportamiento a la corrosión en aceros de ultra alta resistencia

SAÚL ARTURO VALENZO MACÍAS (2023, [Tesis de maestría])

El auge de la industria petroquímica ha permitido un gran avance en la evolución de la

sociedad, introdujo un sinfín de productos y beneficios. Sin embargo, cada vez es más

evidente que su empleo ocasiona graves daños a los ecosistemas. Los combustibles fósiles

generados a partir de esta industria generan gases nocivos para nuestra atmosfera y los

subproductos contaminan el agua y el suelo de nuestro planeta. Debido a esta crisis,

globalmente se están buscando soluciones para reducir el impacto ambiental de nuestras

acciones. El biodiesel es una alternativa a los combustibles extraídos a partir del petróleo, su

uso ha aumentado significativamente, sin embargo, los motores y sus partes que están en

contacto con este biocombustible y los recipientes donde se almacena son susceptibles al

proceso de corrosión, esto debido a que contiene fracciones de oxígeno y por su

higroscopicidad. Por ello es importante seguir innovando en materiales resistentes al biodisel

y de alto desempeño como lo son los aceros de ultra alta resistencia. Estos aceros están

diseñados para aplicaciones donde la resistencia es un factor importante como en la industria

automotriz y de la construcción. Estos aceros de ultra alta resistencia no solo son resistentes

a los esfuerzos de tensión y compresión, también son resistentes a la corrosión y al desgaste.

Además, su producción requiere menos energía y son menos costosos que otros materiales

de ultra alta resistencia como por ejemplo. el aluminio. Finalmente, en un futuro ya se plantea

la idea de la fabricación de aceros “libres de combustibles fósiles” para una producción más

sustentable.

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