Modificación De Sustratos Tridimensionales Carbonosos Mediante El Dopaje Con Nitrógeno Y La Deposición De Hexacianoferrato De Níquel Para La Remoción Electroquímica De Iones De Sodio Presentes En Aguas

Simple item page
dc.contributor.advisorCórdoba Tuta, Elcy María
dc.contributor.advisorVázquez Samperio, Juvencio
dc.contributor.authorMartinez Gomez, Sergio Alejandro
dc.contributor.authorDiaz Becerra, Cristian Mauricio
dc.contributor.evaluatorDelvasto Angarita, Pedro Luis
dc.contributor.evaluatorCoy Echeverria, Ana Emilse
dc.date.accessioned2023-11-14T15:22:31Z
dc.date.available2023-11-14T15:22:31Z
dc.date.created2023-11-06
dc.date.issued2023-11-06
dc.description.abstractEl proceso de desionización capacitiva (CDI) se ha venido investigado como una alternativa más eficaz y económica a los procesos actualmente usados en la desalinización del agua (ósmosis inversa y destilación térmica) y en respuesta a la problemática de escasez de agua dulce en zonas de ubicación remota. Una de las principales líneas de estudio, con relación al proceso CDI, es el desarrollo de nuevos materiales para electrodos con mayor capacidad y eficiencia de almacenamiento de iones; estudios previos han sugerido el uso de materiales carbonosos y análogos de azul de Prusia (PBA) como potenciales alternativas para tales propósitos; sin embargo, estos materiales por sí mismos presentan deficiencias en sus propiedades que disminuyen su capacidad de remoción de iones cuando se usan de forma independiente. En este trabajo se sintetizaron y modificaron sustratos tridimensionales de Carbono Vítreo Reticular (CVR) mediante el dopaje con nitrógeno introducido en diferentes relaciones molares de ácido/urea (1:0, 1:10, 1:15 y 1:20), la funcionalización de sus superficies por ultrasonido, y la deposición de hexacianoferrato de níquel (NiHCF) para la remoción de iones alcalinos en dispositivos de desionización capacitiva. Mediante pruebas de caracterización electroquímica, como voltamperometría cíclica a diferentes velocidades de barrido de potencial (5, 10, 15, 20, 30 y 40 mV/s) y pruebas de carga y descarga galvanostática (GCD) a diferentes densidades de corrientes (0.025, 0.05, 0.1, 0.25, 0.5 y 1 mA/cm3), se evaluaron las propiedades electroquímicas de los sustratos modificados. Se realizaron análisis FT-IR, Raman y XPS para analizar las propiedades fisicoquímicas de los sustratos, identificando grupos funcionales de nitrógeno, como N-Q, Nox, N5 y N6. Los resultados obtenidos revelaron que el sustrato CVR sin urea mostró la mayor capacidad de remoción de iones de sodio (177.35 μg/g) de los sustratos analizados, seguido por el sustrato con relación ácido/urea 1:15 y depósito de NiHCF (42,03 μg/g), lo que no respalda la hipótesis inicial de que el dopaje con urea aumenta la eficacia.
dc.description.abstractenglishThe Capacitive Deionization (CDI) process has been investigated as a more effective and cost-efficient alternative to currently used methods in water desalination (reverse osmosis and thermal distillation), addressing the issue of freshwater scarcity in remote locations. One of the primary research directions in the context of the CDI process is the development of new electrode materials with higher ion storage capacity and efficiency. Previous studies have suggested the use of carbonaceous materials and Prussian Blue analogs (PBA) as potential alternatives for such purposes; however, these materials on their own exhibit deficiencies in their properties that reduce their ion removal capacity when used independently. In this work, three-dimensional Reticular Glassy Carbon (RGC) substrates were synthesized and modified through nitrogen doping introduced in different molar ratios of acid/urea (1:0, 1:10, 1:15, and 1:20), surface functionalization by ultrasonication, and deposition of nickel hexacyanoferrate (NiHCF) for alkaline ion removal in capacitive deionization devices. Electrochemical characterization tests, such as cyclic voltammetry at different potential sweep rates (5, 10, 15, 20, 30, and 40 mV/s) and galvanostatic charge- discharge tests (GCD) at different current densities (0.025, 0.05, 0.1, 0.25, 0.5, and 1 mA/cm3), were conducted to assess the electrochemical properties of the modified substrates. FT-IR, Raman, and XPS analyses were performed to examine the physicochemical properties of the substrates, identifying nitrogen functional groups such as N-Q, Nox, N5, and N6. The results obtained revealed that the RGC substrate without urea exhibited the highest sodium ion removal capacity (177.35 μg/g) among the analyzed substrates, followed by the 1:15 acid/urea ratio substrate with NiHCF deposition (42.03 μg/g). This finding does not support the initial hypothesis that urea doping enhances efficiency.
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameIngeniero Metalúrgico
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/15305
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeníerias Fisicoquímicas
dc.publisher.programIngeniería Metalúrgica
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de Materiales
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectAnálogos de azul de Prusia
dc.subjectEspumas CVR
dc.subjectDopaje
dc.subjectVoltamperometría
dc.subjectRemoción de iones
dc.subject.keywordPrussian Blue
dc.subject.keywordRVC foams
dc.subject.keywordDoping
dc.subject.keywordVoltammetry
dc.subject.keywordIon removal
dc.titleModificación De Sustratos Tridimensionales Carbonosos Mediante El Dopaje Con Nitrógeno Y La Deposición De Hexacianoferrato De Níquel Para La Remoción Electroquímica De Iones De Sodio Presentes En Aguas
dc.title.englishModification of Three-Dimensional Carbonaceous Substrates Through Nitrogen Doping and Nickel Hexacyanoferrate Deposition for the Electrochemical Removal of Sodium Ions Present in Water
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
Files
Original bundle
Now showing 1 - 3 of 3
No Thumbnail Available
Name:
Nota de proyecto.pdf
Size:
201.5 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Download
No Thumbnail Available
Name:
Carta de autorización.pdf
Size:
161.87 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Download
No Thumbnail Available
Name:
Documento.pdf
Size:
9.98 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Download
License bundle
Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
license.txt
Size:
2.18 KB
Format:
Item-specific license agreed to upon submission
Description:
Download
Collections
Ingeniería Metalúrgica