Browsing by Author "Acuña Porras, Camilo"
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- ItemDesarrollo de hidrogeles a base de óxido de grafeno y cobre para usos en tratamiento de aguas(2022) Acuña Porras, Camilo; Díaz, Donovan; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de FísicaEn el presente trabajo se modificó químicamente (grado de oxidación) y morfológicamente (tamaño de lámina) láminas de óxido de grafeno (GO) en solución sintetizado por método de Hummers modificado, además se sintetizó partículas de cobre (PCu) como refuerzo, posteriormente se crecieron hidrogeles con GO (GOH) y PCu (Cu-GOH) por vía hidrotermal. Con los hidrogeles se realizaron pruebas de adsorción de azul de metileno (AM) disuelto en agua, con el fin de determinar correlaciones entre las características químicas, estructurales y morfológicas de los hidrogeles con la capacidad y cinética de adsorción del AM como impureza del agua. La modificación química se realizó variando la cantidad del agente oxidante y el tipo de grafito de partida en la síntesis de GO. Esta modifico el grado oxidación y la distribución de grupos funcionales del GO, estudiado por espectroscopía XPS. Se encontró una reducción de los grupos funcionales oxigenados (OFG) al variar la cantidad de KMnO4, además de un punto de saturación en que el KMnO4 no influía en la química del GO. También se observó el efecto del tipo de grafito en la formación de hidrogeles, cuando se usó grafito amorfo este no se formó en contraposición a el grafito laminado donde se formó el hidrogel. La modificación morfológica consistió en un pretratamiento de sonicación a distintos intervalos de tiempo 30min, 60min, 90min, 120min, 180min y 240min en la síntesis de GO (in-situ). Y postratamiento de sonicación a distintas potencias comprendidas entre 50 y 200 W, y a tiempos de exposición de 5 y 10 minutos del GO sintetizado en solución (Post síntesis). El grado de oxidación y OFG se analizaron por los espectros de alta resolución (C1s y O1s) XPS, determinando que la sonicación del GO no presenta modificaciones significativas en la distribución de OFG y una consistencia en su grado de oxidación (relación C:O). Adicionalmente, el tamaño de lámina promedio se obtuvo por procesamiento de imágenes AFM, Para la solución de GO base encontró un valor entre 25040 - 33516 nm2 ; Para pretratamiento in-situ 57120 - 37220 nm2 ; Y post síntesis 5410 - 13620nm2 . Se observó que el tiempo de sonicación afecta el tamaño de lámina para el tratamiento in-situ como para el post síntesis. Los hidrogeles crecidos vía hidrotermal mostraron una estructura porosa (entrecruzamiento de láminas de GO) en la superficie por imágenes SEM. Químicamente se observó por los espectros de alta resolución C1s y O1s de XPS un proceso de reducción de los OFG por la síntesis hidrotermal. También la incorporación PCu afecto la morfología (interacción de láminas de GO con CuP), estructura (cambios de fases cristalinas de PCu) y química (Oxidación de PCu y reducción del GO) del hidrogel. Las pruebas de adsorción de AM se hicieron con dos concentraciones iniciales una de 1.2 mg⁄L para los hidrogeles modificados y con PCu Y de 100 mg⁄Lpara hidrogeles con la solución GO base (sin modificación morfológica y química), y condiciones de agitación y temperatura. El hidrogel con GO base y con PCu adsorben el AM eficientemente comparado a los modificados. Los hidrogeles bajo condiciones de temperatura y agitación tienen una capacidad de adsorción entre 21.99—38.45 mg⁄g. Estos hidrogeles, se analizó la cinética de adsorción mediante dos modelos, Pseudo-First Order (PFO) y Pseudo-Second Order (PSO), inicialmente la adsorción mostro que la remoción del tinte se produce por fisisorción dado los valores termodinámicos (entalpia, energía libre de Gibbs y entropía).
- ItemReinforced Concrete with Graphene Oxide: Techno-Economic Feasibility for Reduced Cement Usage and CO2 Emissions(Springer Nature, 2025) Domínguez-Santos, D.; Muñoz, P.; Morales-Ferreiro, J. O.; Acuña Porras, Camilo; Díaz, Donovan; Villaro, ElviraConcrete, a key material in modern infrastructure, significantly contributes to global CO2 emissions, urging innovative approaches for its environmental impact mitigation. This study evaluates the techno-economic feasibility of incorporating graphene oxide (GO) into concrete formulations to enhance mechanical properties and reduce cement usage, thereby mitigating CO2 emissions. The methodology involved synthesising GO using a modified Hummers’ method, ensuring uniform dispersion in concrete matrices. Concrete samples with varying GO contents underwent mechanical strength testing, as well as microstructural analysis including SEM, XPS, and Raman spectroscopy. Results led to simulations of the mechanical response of low- and medium-rise buildings subjected to seismic forces. Besides, economic assessments were performed by considering the overall cost of materials (GO and concrete) and the savings from CO2 emissions, based on different scenarios for both GO and CO2 prices. The optimal formulation uses 0.1% GO by weight of cement, improving compressive strength by up to 17.92% and flexural strength by up to 74.78%. Structural models indicate that GO can reduce the weight of structural elements by 8–24%, leading to lower seismic forces and easier compliance with seismic-resistant standards. Economic analysis reveals that low-rise buildings can benefit from GO-enhanced concrete if the GO price is between €50 and €80 per kg, depending on CO2 credit prices ranging from €60 to €200 per tonne. For taller buildings, the economic feasibility is more restrictive; GO prices must be between €50 and €70 per kg with CO2 credit prices starting at €100 per tonne to justify the use of 0.1% GO.
- ItemStructural, optoelectronic and photo-thermoelectric properties of crystalline alloy CuAlxFe1-xO2 delafossite oxide materials(2020) Wheatley, Robert Alastair; Roble Albeal, Martín Cristián; Gence, Loik; Acuña Porras, Camilo; Guzmán de la Cerda, Diego José Edgardo; Vojkovic Lagno, Smiljan Andrej; Seifert, Birger; Wallentowitz, Sascha; Volkmann, Ulrich; Díaz, Donovan; Rojas Aedo, R.; Hidalgo Rojas, D.