Descripción del proyecto
EL SUBPROYECTO ANALIZARA LA ESTRUCTURA DE CATALIZADORES CON ARQUITECTURA COMPLEJA PARA CAPTURA, ALMACENAMIENTO Y CONVERSION DE CO2 EN QUIMICOS MEDIANTE H2 PRODUCIDO POR ELECTROLISIS DE AGUA (WS). SE CONSIDERAN FORMULACIONES QUE INCORPORAN VARIOS METALES, ASI COMO FASES MESOPOROSAS Y BIDIMENSIONALES:1.- MATERIALES 2D LAMINARES DOPADOS CON METALES ALTAMENTE DISPERSOS: REDES METALORGANICAS MULTIMETALICAS (M-MOFS) (M=FE, NI, MN, CU, CO); HIDROXIDOS DOBLES LAMINARES MODIFICADOS CON TIO2 O ZNO; MO2TIC2TX MXENES DOPADOS CON CE.2.- NANOPARTICULAS METALICAS (MGNPS) TIPO CORE@SHELL (FE@C, NI@C, CO@C, FECOOX) DECORADAS EN SUPERFICIE POR NANOCRISTALES DE ZEOLITAS (LTA, FAU, ETS-5) (NZ) Y ENCAPSULADAS EN EL INTERIOR DE CORTEZAS HIDROFOBICAS DE SIOX.3.- NANOPARTICULAS DE (FE,IN)OX DECORADAS CON CLUSTERS DE CU, DISPERSAS SOBRE LA SUPERFICIE DE ESTRUCTURAS GRAFENICAS.OBTENER INFORMACION QUE AYUDE A RACIONALIZAR SU SINTESIS Y COMPORTAMIENTO, REQUIERE DESARROLLAR METODOLOGIAS DE CARACTERIZACION MEDIANTE TECNICAS AVANZADAS DE MICROSCOPIA ELECTRONICA QUE: (1) EXPLOREN DESDE LA ESCALA MICROMETRICA A LA ATOMICA; (2) APORTEN DATOS 2D Y 3D; (3) CONSIDEREN DISTINTOS ESTADOS DEL CATALIZADOR (TRAS SINTESIS, ACTIVADO, INCORPORADO A DISPOSITIVOS CATALITICOS O EN CONDICIONES DE TRABAJO).SE AFRONTARAN LOS SIGUIENTES RETOS/OBJETIVOS:1.- EVITAR LOS DAÑOS POR IRRADIACION DE LOS MATERIALES IMPLICADOS, MUY SENSIBLES A LOS HACES DE ELECTRONES, EN PARTICULAR MOFS, LDHS, MXENES Y ZEOLITAS.2.- DETERMINAR, EN 3D, LAS INTERACCIONES ENTRE LAS DISTINTAS FASES IMPLICADAS, POR EJEMPLO EN LAS INTERFASES SIOX-MGNPS-NZ O CLUSTERS DE CU-(FE,IN)OX-MATERIAL GRAFENICO.3.- DETECTAR ESPECIES ATOMICAMENTE DISPERSAS SOBRE O EN EL INTERIOR DE FASES 2D O 3D NANOESTRUCTURADAS, COMO ES EL CASO DE METALES EN EL ESPACIO INTERLAMINAR DE M-MOFS O LDHS; LAS SUSTITUCIONES ATOMICAS DE MO POR CE EN MO2TIC2TX MXENES O LAS INTERACCIONES IN-FE EN LAS NANOPARTICULAS (FE,IN)OX.4.- CUANTIFICAR ASPECTOS ESTRUCTURALES Y COMPOSICIONALES PARA REALIZAR COMPARACIONES CON RESULTADOS OBTENIDOS MEDIANTE TECNICAS MACROSCOPICAS.5.- CARACTERIZAR LOS MATERIALES UNA VEZ INCORPORADOS A DISPOSITIVOS CATALITICOS (P.E. M-MOFS EN LOS ELECTRODOS PARA WS).6.- ESTABLECER LAS CONDICIONES EXPERIMENTALES QUE PERMITAN REALIZAR ESTUDIOS FIABLES TEM/STEM IN-SITU OPERANDO DE LA HIDROGENACION DE CO2.SE EMPLEARAN LOS MICROSCOPIOS DE ULTIMA GENERACION DE LA DIVISION DE MICROSCOPIA ELECTRONICA DE LA UCA, INCLUYENDO EQUIPOS SINGULARES PARA LA INVESTIGACION A ESCALA ATOMICA DE MATERIALES SENSIBLES AL HAZ DE ELECTRONES. SE USARA UNA CAMARA DE DETECCION DIRECTA DE ELECTRONES PARA REGISTRAR IMAGENES HRTEM EN CONDICIONES DE DOSIS ULTRABAJAS, Y LA METODOLOGIA DE PARES DE IMAGENES STEM HAADF-IDPC DESARROLLADA EN NUESTRO LABORATORIO PARA EL ESTUDIO DE METALES ULTRADISPERSOS. MEDIANTE TOMOGRAFIA ELECTRONICA, EMPLEANDO METODOS AVANZADOS DE RECONSTRUCCION (MUESTREO COMPRIMIDO) Y DE SEGMENTACION DE VOLUMENES, BASADOS EN IA, SE OBTENDRAN DETALLES ESTRUCTURALES Y COMPOSICIONALES 3D.COMBINANDO PREPARACIONES FIB Y ESTUDIOS STEM, SE EXPLORARA LA ESTRUCTURA DE ELECTRODOS PARA WS. IGUALMENTE, SE DETERMINARAN LAS CONDICIONES QUE PERMITAN OBTENER RESULTADOS FIABLES SOBRE LA DINAMICA ESTRUCTURAL DE CATALIZADORES SELECCIONADOS EN EL PROCESO DE HIDROGENACION DE CO2 EN EXPERIMENTOS TEM/STEM IN-SITU OPERANDO. PARA ELLO, SE EMPLEARA UN SISTEMA EN FLUJO DE GASES CLIMATE G+ ACOPLADO A UN ESPECTROMETRO DE MASAS DE ALTAS PRESTACIONES.