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Desarrollo y caracterización de laminados vinílicos reforzados con nanopartículas de cobre y fibra de cuero
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2016) Verde Ramírez, Elizabeth Liz; Guzmán Duxtan, Aldo Javier
Incorpora fibras de cuero y sintetiza cobre nanométrico en una matriz vinílica (policloruro de vinilo), con el fin de obtener laminados reforzados para aplicarlos como superficies bactericidas. Se propone el planeamiento experimental, seguido del diseño de experimentos y el análisis estadístico. Los resultados de la investigación se estructuran en tres bloques: en el primero, se estudia el efecto de la concentración del plastificante, de la temperatura y tiempo de plastificación sobre el brillo y la dureza de los laminados vinílicos sin reforzar. Se seleccionan como condiciones óptimas de operación para la formulación del material una concentración de plastificante de 70 por cien de resina, una temperatura de 200°C con un tiempo de plastificación de 120 segundos dentro de la estufa. En el segundo bloque, se estudia la influencia del tamaño y concentración de la fibra de cuero incorporado, sobre las propiedades mecánicas de tensión de rotura, porcentaje de alargamiento a la rotura y el módulo de elasticidad de los laminados vinílicos reforzados. Se seleccionan como tamaño de RCuero de 180 µm y un porcentaje de 12,5 por cien de resina. En el tercer bloque, se evalúa la implementación de tres metodologías de preparación de laminados vinílicos reforzados con cobre en el plastificante. Se caracteriza la fase de Cu en los laminados obtenidos, utilizando espectrofotometría UV-Vis, EDXF, DRX, TGA y la actividad antimicrobiana frente a las cepas de la Escherichia coli (ATCC*25922TM).
Fisicoquímica del neurotransmisor dopamina y su precursor L-DOPA utilizando métodos teóricos y experimentales
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2018) Challapa Velásquez, Nancy Mariela; Guzmán Duxtan, Aldo Javier; Dávalos Prado, Juan Zenón
Estudia las propiedades de estabilidad termodinámica y reactividad por transferencia protónica intrínsecas (en fase gas) del neurotransmisor dopamina y su precursor L-DOPA. Para ello hace uso de la Metodología DFT (B3LYP) y “ab-initio” (métodos G3 y G4) para el estudio conformacional en especies neutras, protonadas y desprotonadas, en fase gaseosa; y la determinación experimental, mediante espectrometría de masas de triple-cuadrupolo con fuente ESI (electrospray), de la afinidad protónica y basicidad de la Dopamina y acidez de la L-DOPA en fase gaseosa, aplicando el Método Cinético Extendido de Cooks (EKCM).
Síntesis in-situ, caracterización, evaluación antibacterial y nanotoxicológica de cueros sintéticos de Cloruro de Polivinilo conteniendo nanopartículas de cobre (PVC/NPsCu)
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2025) Salazar Ruiz, Robert Junior; Guzmán Duxtan, Aldo Javier
La investigación tuvo como objetivo sintetizar un nanocompuesto polimérico con propiedades antibacterianas, empleando una matriz de policloruro de vinilo (PVC) de resina en emulsión formulada como plastisol, dentro de la cual se sintetizaron nanopartículas de cobre mediante el método in situ, obteniendo laminados de PVC/NPsCu. La metodología incluyó la síntesis de un precursor de cobre para la formación del complejo metálico, su dispersión por pulsos ultrasónicos y la mezcla con aditivos del PVC y agentes reductores que favorecieron la formación de nanopartículas durante el proceso de gelificación. El análisis espectral de los laminados mediante fluorescencia de rayos X por energía dispersiva (FRX-ED) evidenció que el tiempo de gelificación influye en el grado de reducción del ácido ascórbico sobre los estados de oxidación Cu¹⁺/Cu²⁺. Los espectros FT-IR confirmaron la ausencia de degradación del polímero, y los análisis por microscopía electrónica de barrido (MEB) mostraron nanopartículas con dimensiones entre 50 y 250 nm. Los patrones de difracción de rayos X (DR-X) demostraron la parcial cristalización del PVC y la presencia de cobre metálico, sin indicios de sus óxidos. En el ensayo antibacteriano frente a Escherichia coli O157:H7, realizado mediante el método de difusión en disco, se observó la formación de halos de inhibición promedio de 9.73 mm, indicando una capacidad efectiva de liberación de especies Cu²⁺ con acción antimicrobiana. Finalmente, el análisis nanotoxicológico en células de sangre periférica humana reveló un efecto citotóxico menor al 8%, demostrando que el nanocompuesto presenta una buena biocompatibilidad y un comportamiento antibacteriano eficiente.
Síntesis y caracterización de compósitos a base de resina de poliéster insaturado con micropartículas de cobre y cobre@plata (Cu@Ag) para ser aplicados potencialmente en la industria plástica como aditivo antibacterial
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2021) Echevarria Muñoz, Jezabel Milagros; Guzmán Duxtan, Aldo Javier
La presente tesis tiene como objetivos proporcionar a la resina de poliéster insaturado (UPR) la propiedad antibacteriana por la incorporación de MPs Cu y MPs Cu@Ag previamente sintetizadas, así como modificar sus propiedades mecánicas mediante una metodología sencilla y económica. Esta investigación se dividió en tres etapas: en la primera se sintetizo las nanopartículas y micropartículas de cobre (NPs Cu y MPs Cu) estables frente a la oxidación mediante el método de poliol asistido vía microondas usando una mezcla binaria de N-butanol y glicerina en presencia de Monoestearato de glicerol. En la segunda etapa, se sintetizo nanopartículas y micropartículas tipo core@shell de cobre@plata (NPs Cu@Ag y MPs Cu@Ag), recubriendo los núcleos de cobre ya sintetizados con un precursor de plata, mediante el método Electroless Plating y la reacción de transmetalación. En la tercera se sintetizaron compósitos de resina de poliéster insaturado (UPR) cargados con las MPs sintetizadas (UPR/MPs Cu y UPR/MPs Cu@Ag) mediante dispersión por ultrasonido y curado en atmósfera inerte de nitrógeno. Las nanopartículas se caracterizaron por espectroscopia UV-Vis, las micropartículas por DRX, SEM, EDX y FRX; y los compósitos por SEM, EDX y Microscopía Raman. Adicionalmente se cuantificó la actividad antibacteriana de los compósitos, los resultados mostraron que el compósito UPR/MPs Cu@Ag 2% exhibió mayor actividad antibacteriana (R = 1.6) que el compósito de UPR/MPs Cu 2 % (R = 0.9) frente a la cepa estándar de Escherichia coli (ATCC 8739), debiéndose al efecto sinérgico del cobre y la plata, incrementándose así la propiedad en su totalidad. Además, el compósito de UPR/MPs Cu@Ag 2% reduce en 96.84 % las bacterias viables mientras que el compósito UPR/MPs Cu 2% en 87.41 %. Por otro lado, los compósitos de UPR/MPs Cu 2% y UPR/MPs Cu@Ag 2% manifestaron valores más bajos de resistencia a la tracción y porcentaje de elongación a la rotura en comparación con la resina pura, el compósito UPR/MPs Cu 2% presento 51.54 MPa y 4.1 % respectivamente, el compósito UPR/MPs Cu@Ag 2% exhibió 20.11 MPa y 2.2 %, mientras que la UPR pura manifestó 70.75 MPa y 5.6 % respectivamente. De igual forma, la dureza Leeb siguió la misma tendencia, los compósitos exhibieron menores valores de dureza en comparación con la resina pura, el compósito UPR/MPs Cu presentó 727.4 (HL) de dureza, el compósito UPR/MPs Cu@Ag exhibió 625.8 (HL) y la resina pura presento 765 (HL). Se finaliza concluyendo que los compósitos UPR/MPs Cu 2% y UPR/MPs Cu@Ag 2% desarrollados con la metodología presentada en esta tesis, son materiales antibacterianos con bajas propiedades mecánicas.
Síntesis y caracterización de compósitos de Tereftalato de Polietileno dopados con partículas de cobre mediante un proceso de extrusión en caliente
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2022) Cárcamo Cabrera, Henry Alonso; Guzmán Duxtan, Aldo Javier
En los últimos años se viene realizando la síntesis de nuevos materiales, el cual consiste en adherir nuevas propiedades a los materiales ya conocidos, ya sea por la modificación de su estructura química o por la adición de partículas en su estructura. Uno de estos nuevos materiales son los compositos poliméricos, en los cuales se adhiere partículas metálicas o de óxidos metálicos a los polímeros para darle nuevas propiedades como resistencia al fuego, conductividad eléctrica, bactericida, entre otros. La síntesis de estos nuevos materiales se desarrolló en este estudio, adhiriendo partículas de cobre en la estructura del polímero Tereftalato de Polietileno (PET) mediante proceso de extrusión en caliente, para ello se sintetizaron acetato de cobre anhidro y benzoato de cobre para ser utilizados como precursores de cobre, además se utilizaron PET reciclado y un agente reductor. Se obtuvo PET dopado con partículas de cobre sintetizadas in situ en el proceso de extrusión, con capacidad bactericida. La caracterización de los precursores de cobre y compositos de PET-Cu se realizó mediante, difracción (DRX), fluorescencia de rayos X (FRX) y espectroscopia infrarroja con reflectancia total atenuada (ATR). Los resultados de la caracterización de los compositos de PET-Cu mostraron que un mayor porcentaje de cobre se adhiere a la matriz polimérica del PET utilizando como precursor el benzoato de cobre. Adicionalmente se realizó un estudio de las propiedades bactericida de los compositos de PET-Cu utilizando un cultivo de Lactobacillus delbrueckii, los resultados mostraron que los compositos de PET-Cu utilizando como precursor el benzoato de cobre presentan mayor poder bactericida.
Síntesis y caracterización de nanoestructuras tipo cobre-selenio obtenidas mediante las técnicas de microondas y mecanosíntesis
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2018) Jimenez Peña, Elvis Mauricio; Guzmán Duxtan, Aldo Javier
Se han obtenido nanoestructuras de compuestos tipo cobre-selenio por dos técnicas de síntesis. La primera consiste en la síntesis asistida por microondas (MW), el proceso se realizó en un horno microondas modificado para la síntesis, para ello a una solución de sulfito de sodio se le añadió selenio en polvo, esta mezcla fue sometida a radiación microondas al 40% formando así el selenosulfato de sodio para luego agregarle acetato de cobre manteniendo la proporción Cu:Se (1:1) mientras se sometía nuevamente a irradiación al 40%, obteniendo al finalizar un precipitado negro de seleniuro de cobre. Adicionalmente, se realizaron otros experimentos mediante la técnica microondas realizando cambios en la proporción Cu:Se para 2:1 y 3:2. La otra técnica consiste en la molienda mecánica o mecanosíntesis (MS) del cobre y selenio en polvo durante 1, 3, 6, 9 y 12 horas bajo atmosfera inerte saturada con argón, utilizando un molino de sistema vibratorio modelo SPEX 8000M. Durante la molienda mecánica los polvos de cobre y selenio son aplanados luego pasan procesos de fracturación y soldadura dando lugar a reacciones en estado sólido obteniendo seleniuro de cobre. Los productos obtenidos por ambas técnicas de síntesis fueron caracterizados mediante difracción de rayos X (DRX), fluorescencia de rayos X (FRX), microscopia electrónica de barrido (MEB), espectroscopia de rayos X por dispersión de energía (EDX), espectrofotometría UV-Vis. A los difractogramas obtenidos se les realizo el refinamiento Rietveld utilizando el programa MAUD v2.33 para determinar la composición y porcentaje de cada fase concurrente en los productos. Empleando el programa OriginPro 2017 b9.4.0.220, las ecuaciones de Scherrer y Williamson-Hall se determinaron el diámetro promedio del cristalito así como también la microtensión inducida por la deformación cristalina. A partir de los espectros de fluorescencia de rayos X, el software DppMCA V 1.0.0.16 y PyMCA V 4.7.4 se realizaron análisis de deconvoluciones para confirmar la presencia del cobre, selenio y otros posibles metales. La banda de energía prohibida se obtuvo empleando las absorbancias y el ploteo de Tauc. Los resultados indican que se formaron las fases Cu2Se, Cu3Se2 y Cu1.8Se. El diámetro promedio del cristalito entre 8 y 83 nm, las microtensiones de 0.00105 a 0.01031 Pa, los defectos superficiales y la banda de energía prohibida directa entre 1 y 2eV, hacen del seleniuro de cobre un material de partida para fabricar células solares y materiales más complejos a través de dopados.
Síntesis y caracterización de nanopartículas de cobre por el proceso poliol asistido vía microondas
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2016) Rengifo Maravi, Joel Claudio; Guzmán Duxtan, Aldo Javier
Sintetiza NPsCu mediante el método del poliol asistido mediante irradiación MW. La técnica de calentamiento MW tiene la ventaja sobre el calentamiento convencional, porque se produce directamente desde el seno de la solución. El calentamiento MW se basa en la radiación electromagnética MW que se utiliza con éxito para calentar muchos materiales dieléctricos, debido a la propiedad de pérdida de tangente (tan δ) del disolvente empleado. El presente método se basa en la gran capacidad específica del EG, de convertir la energía electromagnética en calor, siendo el tangente de pérdida de 1,350. El proceso de síntesis se realizó en un horno de MW adaptado, que trabaja a 220V, 60 Hz, 1,2 kW. Se utilizó como dispersantes a la PVP, el AA como agente reductor, el precursor utilizado es el Cu(Ac)2. La síntesis tiene varios parámetros tales como el ciclo de potencia del MW, el tiempo de adición de los reactivos, el orden de adición de los reactivos y la relación molar del agente reductorprecursor, lo demás parámetros se mantuvieron constantes para observar la influencia de los anteriormente mencionados. Las NPsCu se caracterizaron por DRX, FRX, UV-Vis y SEM.
Síntesis y caracterización estructural de catalizadores basados en Platina Pt3Cr para cátodo en celdas de combustible
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2016) Nuñez Peñalva, Claudia Sofia; Guzmán Duxtan, Aldo Javier
Estudia los catalizadores basados en platino con la finalidad de optimizar el rendimiento de las celdas de combustible. Para este estudio se obtuvo un catalizador de Pt3Cr/C mediante la síntesis de poliol depositados en carbono Vulcan® XC-72, con la finalidad de mejorar la reacción de reducción del oxígeno. La caracterización física del catalizador fue realizado a través de técnicas como difracción de rayos, energía dispersiva de rayos X, absorción de rayos X, espectroscopía fotoelectrónica de rayos X y microscopía electrónica de transmisión. Para los estudios electroquímicos fueron realizados curvas de polarización en la celda unitaria utilizando membrana de Nafion®115, alimentadas con H2 en el ánodo y O2/aire en el cátodo, a diferentes temperaturas y presiones. Para la determinación del área activa se utilizó el método de stripping CO. El tamaño de partícula para el catalizador fue de 3,0 nm y la relación de átomos del Pt y Cr es de 3 a 1, respectivamente. El área superficial activa para el catalizador sintetizado fue de 483 cm2 mientras para el comercial fue 1029 cm2 por electrodo. A pesar de presentar una mayor superficie, el catalizador comercial ETEK comparado con el catalizador Pt3Cr/C sintetizado presentó un mejor rendimiento debido a la presencia de óxidos de cromo según se observó en el XPS.
Síntesis, caracterización estructural y actividad antimicrobial de nanopartículas de cobre recubiertas con plata (Cu@Ag) obtenidas por electroless plating
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2016) Grandez Arias, Fernando; Guzmán Duxtan, Aldo Javier
Sintetiza, caracteriza y evalúa las propiedades antimicrobiales de nanopartículas de cobre recubiertas con plata (Cu@Ag), obtenidas por electroless plating. Sintetiza NPs Cu mediante la reducción con ácido cítrico y ácido ascórbico. Obtiene NPs Cu@Ag recubriendo las NPs sintetizadas, utilizando el método de recubrimiento no electrolítico o electroless plating. Optimiza las dos etapas de síntesis mediante la variación de los principales parámetros implicados. Caracteriza las NPs Cu@Ag mediante DRX, UV-vis, FRX, FT-IR, DLS, MEB y MET. Evalúa la actividad antibacterial de las NPs Cu@Ag frente a cepas estándar adecuadamente seleccionadas.

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