http://hdl.handle.net/20.500.14076/64 Sun, 05 Apr 2026 17:48:30 GMT 2026-04-05T17:48:30Z http://hdl.handle.net/20.500.14076/29078 Título : Desarrollo de electrodos para supercapacitores a partir de fibras de carbono derivadas de almohadillas de algodón modificadas con óxidos de cobalto (Co3O4) derivados de ZIF-67 Autor : Ñahuis Ortiz, Angel Bryan Resumen : El uso de fibras de carbono (CF) derivadas de almohadillas de algodón (AA) es una excelente alternativa para su aplicación en electrodos para supercapacitores (SCs), debido a su bajo costo, buena conductividad eléctrica, sustentabilidad y bajo impacto ambiental. Sin embargo, es necesario mejorar sus propiedades electroquímicas para optimizar su desempeño. En la presente investigación, las CF fueron modificadas con óxido de grafeno reducido (rGO) y óxido de cobalto (Co3O4), obteniéndose el Co3O4/CF/rGO. El proceso de síntesis se realizó en dos etapas: la primera, enfocada en la optimización de los parámetros de calcinación del ZIF-67, previamente sintetizado, para la obtención de Co3O4, determinándose que las mejores condiciones son a 350 °C por 1 h. Bajo estas condiciones, se confirmó la presencia de enlaces Co-O, así como picos de difracción característicos del Co3O4. Además, se evidenció un aumento del 43 % del contenido de O luego de la calcinación. La segunda etapa consistió en la preparación del Co3O4/CF/rGO mediante el pirólisis de las AA modificadas con óxido de grafeno y ZIF-67 a 800 °C por 3 h en N2, seguida de una calcinación a 350 °C por 1 h para la oxidación del ZIF-67 a Co3O4. La incorporación del Co3O4 en CF/rGO (150 m2 g-1) incrementó el área superficial específica en un 93 % (290 m2 g-1 para Co3O4/CF/rGO). Además, en conjunto con el tratamiento térmico y la actividad catalítica del Co3O4, se evidenció una disminución en el valor del índice ID/G, lo que se relaciona con una mayor formación de modos vibracionales del tipo sp2 y la aparición de microestructuras asociadas. Adicionalmente, la presencia de Co₃O₄ en la estructura de las CF/rGO mejoró significativamente su comportamiento electroquímico, incrementando la capacitancia específica en un 150 %. Como resultado, se alcanzó un valor de 319 F g⁻¹ a 1 A g⁻¹ en 3 mol L⁻¹ de KOH. De este total, el 70 % de la carga eléctrica se atribuye a efectos capacitivos, mientras que el 30 % restante está relacionado con efectos faradaicos, que incluyen procesos difusionales y de pseudocapacitancia no difusionales. La pseudocapacitancia, junto con el excelente comportamiento electroquímico del Co3O4/CF/rGO lo convierten en un material con gran potencial para aplicaciones en electrodos de SCs. Además, ofrece una metodología de síntesis innovadora para la incorporación de diversos óxidos en matrices carbonosas derivadas de residuos orgánicos.; Cotton pad derived carbon fibers (CF) are an excellent alternative as supercapacitor (SC) electrodes for their low cost, electrical conductivity, sustainability, and eco-friendliness. However, it is necessary to improve their electrochemical properties as an SC electrode material. Therefore, carbon fibers were modified with reduced graphene oxide (rGO) and cobalt oxide (Co₃O₄) to obtain the Co₃O₄/CF/rGO composite. This process was carried out in two stages: the first stage focused on the optimization of the calcination parameters of ZIF-67. It was determined that calcination at 350 °C and for 1 hour yielded Co-O bonds and crystalline Co₃O₄ phase, based on Raman spectra and X-ray diffraction peaks, respectively. The formation of Co₃O₄ with high oxygen content and the degradation of 2-methylimidazole is determined from the 43% increased O content during calcination. The second stage consisted of preparing Co₃O₄/CF/rGO through the pyrolysis of AA modified with graphene oxide and ZIF-67 at 800 °C for 3 hours in N2, followed by calcination at 350 °C for 1 hour to oxidize ZIF-67 into Co₃O₄. The resulting composite exhibited a surface area of 290 m2 g-1, much higher than CF and CF/rGO. Also, thermal treatment and the catalytic activity of Co3O4 resulted in a reduction of the ID/G ratio, indicating greater formation of sp2 vibrational modes and the emergence of associated microstructures. Additionally, the incorporation of Co3O4 into Co₃O₄/CF/rGO increases the specific capacitance by 150%, with the composite exhibiting 319 F g-1 at 1 A g-1 in 3 mol L-1 KOH, with 70 % of the electric charge related to capacitive effects, while the remaining 30 % is related to faradaic effects arising from diffusional and pseudocapacitive (non-diffusional) processes. The pseudocapacitive component and the excellent electrochemical performance of Co₃O₄/CF/rGO make it a material with great potential for application in supercapacitor electrodes and a promising synthesis methodology for incorporating various oxides into carbon matrices derived from organic waste. Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT http://hdl.handle.net/20.500.14076/29078 2025-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/20.500.14076/29077 Título : Exactitud en la cuantificación de la actividad de I131 a partir de imágenes spect: un estudio Simind Montecarlo Autor : De la Cruz Marin, José Luís Resumen : El Radiofármaco (RF) 131I-yoduro de sodio es ampliamente utilizado para tratamiento de enfermedades tiroideas como es el caso del Carcinoma Diferenciado de Tiroides (CDT). Sin embargo, al poseer un radionucleido que emite radiación no solo al volumen tumoral sino a otras partes del organismo es muy importante considerar la realización de cálculos dosimétricos para determinar la dosis de energía absorbida en cada región. El objetivo de este trabajo de investigación es evaluar a través de simulaciones computacionales cuáles son las condiciones de operación más adecuadas para obtener imágenes tomográficas de 131I que puedan ser útiles en la realización de cálculos dosimétricos para radioterapia metabólica con radioyodo. Se utilizó el código SIMIND MC para realizar un modelo computacional del Tomógrafo por Emisión de Fotón Único (SPECT) modelo GE-NM 630. Para verificar la validez del simulador clínico, se realizaron controles de calidad en el simulador que se compararon con los valores del equipo real. El simulador se utilizo´ para obtener imágenes de una fantoma antropomórfico donde se configuraron lesiones conteniendo una actividad conocida de 131I, en distintas condiciones de operación. La exactitud en la cuantificación se evaluó comparando la actividad configurada en la lesión con la actividad cuantificada en la lesión utilizando un software de análisis de imágenes. Los resultados de los controles de calidad en el simulador clínico arrojaron errores respecto al equipo real de 4, 3 % (UFOV), 0, 4 % (CFOV), 4, 6 % (resolución espacial) y 2, 6 % (sensibilidad extrínseca). La actividad de 131I cuantificada en las lesiones tiroideas a partir de las imágenes SPECT simuladas arroja errores en el rango 39 − 52 % (sin corrección de atenuación), y de 0, 02 − 0, 4 % (con corrección de atenuación). El trabajo verificó que es posible simular mediante SIMIND MC el equipo GE-NM 630. El simulador clínico permitió determinar que para que las imágenes tomográficas de 131I obtenidas con el equipo GE-NM 630 sean de utilidad en dosimetría interna, es necesaria una corrección por atenuación. Se destaca la utilidad y simplicidad del código SIMIND MC para determinar si un determinado equipamiento es factible de ser utilizado para obtener imágenes de utilidad en dosimetría interna.; The radiopharmaceutical (RF) 131I-sodium iodide is widely used for the treatment of thyroid disea- ses such as Differentiated Thyroid Carcinoma (DTC). However, since it is a radionuclide that emits radiation not only to the tumor volume but also to other parts of the body, it is very important to consider dosimetric calculations to determine the absorbed energy dose in each region. The objective of this research work is to evaluate, through computer simulations, the most appropriate operating conditions for obtaining 131I tomographic images that may be useful in performing dosimetric cal- culations for metabolic radiotherapy with radioiodine. The SIMIND MC code was used to create a computational model of the GE-NM 630 Single Photon Emission Computing Tomography (SPECT) scanner. To verify the validity of the clinical simulator, quality control checks were performed on the simulator and compared with the values of the real equipment. The simulator was used to obtain images of an anthropomorphic phantom with lesions containing known I activity configured under different operating conditions. Quantification accuracy was evaluated by comparing the configured activity in the lesion with the activity quantified using image analysis software. The results of the quality control checks on the clinical simulator showed errors relative to the real equipment of 4,3 % (UFOV), 0,4 % (CFOV), 4,6 % (spatial resolution), and 2,6 % (extrinsic sensitivity). The quantified 131I activity in thyroid lesions from simulated SPECT images yields errors in the range 39 − 52 % (without attenuation correction) and 0,02 − 0,4 % (with attenuation correction). This work verified that it is possible to simulate the GE-NM 630 equipment using SIMIND MC. The clinical simula- tor determined that for the 131I tomographic images obtained with the GE-NM 630 equipment to be useful in internal dosimetry, attenuation correction is necessary. The usefulness and simplicity of the SIMIND MC code is highlighted in determining whether a given equipment can be used to obtain images useful in internal dosimetry. Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT http://hdl.handle.net/20.500.14076/29077 2025-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/20.500.14076/29040 Título : Producción de hidrógeno verde mediante el desarrollo de electrocatalizadores de carburo de tungsteno (c-WC) por magnetron sputtering modificado Autor : Arias Pinedo, Ofelia Marilú Resumen : La creciente amenaza del cambio climático, derivado principalmente de la combustión de combustibles fósiles, ha intensificado la búsqueda de fuentes energéticas carbono-cero. El hidrógeno (H2) verde ha surgido como una alternativa prometedora, capaz de evitar la emisión anual de 830 millones de toneladas de CO2, según la Agencia Internacional de Energía (AIE). A pesar de sus beneficios, la producción de hidrógeno verde se ve obstaculizada por el elevado costo y escasez de platino, un catalizador esencial. En ese contexto, se busca nuevos electrodos para la producción de hidrógeno. Los carburos de tungsteno (WCs) se destacan como catalizadores no nobles rentables y eficientes en la reacción de evolución de hidrógeno (HER). Sin embargo, su método de obtención tradicional resulta en materiales con baja cristalinidad. El uso de la técnica magnetrón sputtering modificado ofrece una solución al proporcionar materiales cristalinos de alta pureza a bajas temperaturas. En este estudio, se desarrollaron nuevos catalizadores en forma de películas planas nanoestructuradas y cristalinas de carburo de tungsteno cúbico (c-WC) para la reacción de evolución de hidrógeno (HER), empleando un sistema modificado de magnetron sputtering (MS). Esta metodología de síntesis permitió obtener materiales de alta pureza con una nanocristalinidad superior al 94% a temperatura ambiente, caracterizados por una densidad elevada de fallas de apilamiento y defectos gemelos. Se llevó a cabo una exhaustiva caracterización mediante técnicas fisicoquímicas, morfológicas. Además, se evaluó sus propiedades electroquímicas, las cuales indican que el filme c-WC muestra una pendiente de Tafel de 85 mV dec-1, también exhibe una elevada área superficial electroquímica que se incrementa en un factor de 80 en comparación con la geométrica y un potencial de inicio entre -50 y -90 mV respecto a RHE, así como una significativa cantidad de sitios activos, atribuibles a las fallas de apilamiento y defectos gemelos en su estructura.; The growing threat of climate change, mainly derived from the combustion of fossil fuels, has intensified the search for carbon-zero energy sources. Green hydrogen (H2) has emerged as a promising alternative capable of avoiding the annual emission of 830 million tons of CO2, according to the International Energy Agency (IEA). Despite its benefits, the production of green hydrogen is hindered by the high cost and scarcity of platinum, an essential catalyst. In this context, new electrodes for hydrogen production are sought. Tungsten carbides (WCs) stand out as cost-effective and efficient non-noble catalysts in the hydrogen evolution reaction (HER). However, their traditional synthesis method results in materials with low crystallinity. The use of modified magnetron sputtering technique offers a solution by providing highly pure crystalline materials at low temperatures. In this study, new catalysts in the form of nanostructured and crystalline cubic tungsten carbide (c-WC) flat films for the HER were developed using a modified magnetron sputtering system. This synthesis methodology allowed obtaining high- purity materials with a nanocrystallinity exceeding 94% at room temperature, characterized by a high density of stacking faults and twin defects. Comprehensive characterization was carried out using physicochemical and morphological techniques. Additionally, their electrochemical properties were evaluated, indicating that the c-WC film shows a Tafel slope of 85 mV dec-1, also exhibiting a high electrochemical surface area increased by a factor of 80 compared to the geometric area and an onset potential between -50 and -90 mV vs RHE, as well as a significant number of active sites, attributable to stacking faults and twin defects in its structure. Mon, 01 Jan 2024 00:00:00 GMT http://hdl.handle.net/20.500.14076/29040 2024-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/20.500.14076/29039 Título : Desarrollo de nuevos sistemas sustentables de electrolitos eutécticos acuosos para batería de ion litio Autor : Velasquez Arbieto, Ruben Dario Resumen : Las baterías de ion litio (LIBs) emplean en su mayoría solventes orgánicos a base de carbonatos alquílicos (por ejemplo: carbonato de etileno (EC), carbonato de propileno (PC), etc); sin embargo, presentan problemas concernientes a su baja seguridad tales como su elevada inflamabilidad y toxicidad e inclusive inestabilidad electroquímica, es decir, se descomponen y generan reacciones indeseables cuando trabajan a altas temperaturas. Es por ello que surge la iniciativa de emplear el agua como una alternativa prometedora para reemplazar a los solventes convencionales debido a que es más seguro, más asequible y eco-amigable; no obstante, su limitada ventana de estabilidad electroquímica (VEEagua= 1.23 V) lo hace menos competitivo que los solventes actualmente empleados en LIBs. Por tal motivo, surge la necesidad de emplear electrolitos eutécticos como una estrategia para ampliar la VEE. La estrecha VEE del electrolito está relacionada a la formación de clústeres de agua en el electrolito. En la presente tesis, se empleó la espectroscopía de infrarrojo cercano y medio con transformada de Fourier para evaluar las interacciones de los clústeres de agua. El electrolito eutéctico acuoso 4.1 m LiClO4:U:H2O mostró una elevada estabilidad térmica a un amplio rango de temperatura a 191 ºC y una alta conductividad iónica de 3.6 mS cm-1. Asimismo, el electrolito presento una VEE de 4.4 V. Posteriormente, se ensamblo una batería de ion litio CR2032 con LTO_G20 como ánodo, LFP como cátodo, un separador Whatman y el electrolito eutéctico 4.1 m LiClO4:U:H2O. Los ensayos de carga y descarga galvanostática demostraron que la celda presenta una eficiencia coulómbica superior al 90 %, así como también los procesos de intercalación y des-intercalación de iones litio en la batería. El empleo de este tipo de electrolito hace que la batería sea más segura, estable y menos tóxica que las baterías comerciales.; Lithium-ion batteries (LIBs) mostly use organic solvents based on alkyl carbonates (e.g. ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), etc.); however, they present problems concerning their low safety such as their high flammability and toxicity and even electrochemical instability, that is, they decompose and generate undesirable reactions when working at high temperatures. This is why the initiative to use water arises as a promising alternative to replace conventional solvents because it is safer, more affordable, and eco- friendly; however, its limited electrochemical stability window (ESWwater = 1.23 V) makes it less competitive than the solvents currently used in LIBs. For this reason, the need to use eutectic electrolytes arises as a strategy to expand the VEE. The narrow VEE of the electrolyte is related to the formation of water clusters in the electrolyte. In this thesis, near- and mid-infrared spectroscopy with Fourier transform was used to evaluate the water cluster interactions. The 4.1 m LiClO4:U:H2O eutectic water-electrolyte showed high thermal stability over a wide temperature range up to 191 ºC and a high ionic conductivity of 3.6 mS cm-1. Furthermore, the electrolyte presented an ESW of 4.4 V. Subsequently, a CR2032 lithium-ion battery was assembled with LTO_G20 as an anode, LFP as a cathode, a Whatman separator, and the 4.1 m LiClO4:U:H2O eutectic electrolyte. Galvanostatic charge and discharge tests demonstrated that the cell exhibits a Coulombic efficiency greater than 90 %, as well as the intercalation and de- intercalation processes of lithium ions in the battery. This type of electrolyte makes the battery safer, more stable, and less toxic than commercial batteries. Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT http://hdl.handle.net/20.500.14076/29039 2025-01-01T00:00:00Z