http://hdl.handle.net/11627/5 Fri, 05 Jun 2026 10:48:22 GMT 2026-06-05T10:48:22Z http://hdl.handle.net/11627/6766 Influence of Gd and Er Substitution on the Structural, Magnetic, and Cryogenic Magnetocaloric Properties of HoB 2 Escobedo-Valadez, L.G.; Zamora, J.; Padrón-Alemán, K.; Sánchez Llamazares, J.L. This work reports the effect of partially substituting 20 % of the Ho atoms with Gd or Er on the structural, magnetic, and magnetocaloric properties of the binary boride HoB 2 . Bulk arc-melted Ho 0.8 R 0.2 B 2 alloys with R = Ho, Gd, and Er crystallize in the hexagonal AlB 2 -type structure, with a small amount of the tetragonal UB 4 -type secondary phase. Thermomagnetic measurements reveal two magnetic transitions in the three alloys: a spin- reorientation transition at ~10 K and a ferromagnetic–to–paramagnetic phase transition at higher temperatures. The HoB 2 and Ho 0.8 Er 0.2 B 2 alloys exhibit similar magnetic and structural properties, with Curie temperatures T C = 16 K and magnetic entropy change curves similar in shape and maximum values. In contrast, Gd substitution significantly modifies the magnetic interactions, shifting T C to about 25 K and broadening the temperature range of second-order magnetic phase transition. Large magnetocaloric responses are reported for a magnetic field change of μ 0 ΔH = 5 T. The maximum magnetic entropy change reaches 40.6 J kg –1 K –1 , 27.1 J kg –1 K –1 , and 37.0 J kg –1 K –1 , while the maximum adiabatic temperature change is 12 K, 10 K, and 11 K for HoB 2 , Ho 0.8 Gd 0.2 B 2 , and Ho 0.8 Er 0.2 B 2 , respectively. Although the magnetocaloric effect of Ho 0.8 Gd 0.2 B 2 is reduced compared with the parent alloy, its broader transition results in a higher refrigerant capacity and an extended working temperature range. These results highlight the potential of compositional tuning in rare- earth diborides to optimize magnetocaloric performance in the 10–30 K temperature range, which is relevant for cryogenic cooling and hydrogen liquefaction using magnetic refrigeration. Data for this article, including graphs in Microcal Origin are available at the REPOSITORIO IPICYT.; Correspondig author: JL Sanchez Llamazares. Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT http://hdl.handle.net/11627/6766 2026-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/11627/6748 Estudio de la integración de perovskitas en geopolímeros para la recolección de energía proveniente de fuentes naturales Sanchez Diaz, Eric Enrique "El presente trabajo doctoral analiza la integración de perovskitas en matrices geopoliméricas desde una perspectiva experimental y crítica, con el objetivo de evaluar sus alcances reales como materiales multifuncionales para aplicaciones constructivas y energéticas. Más que proponer una solución inmediata al problema energético global, el estudio se centra en comprender los mecanismos físico-químicos que emergen al combinar fases ferroeléctricas con matrices aluminosilicatadas de bajo impacto ambiental. El titanato de bario (BaTiO₃) se empleó como perovskita modelo debido a su estabilidad química y a sus propiedades ferroeléctricas y piezoeléctricas bien documentadas. En este trabajo, su potencial fotoeléctrico no se aborda desde un enfoque fotovoltaico convencional, sino como una respuesta inducida limitada, asociada a dominios internos y efectos interfaciales dentro del material compuesto.. La caracterización integral incluyó análisis estructural (XRD), morfológico (SEM), químico (FTIR), térmico (TGA/DSC) y eléctrico (EIS, curvas I-V), así como ensayos de respuesta fotoeléctrica y piezoeléctrica bajo condiciones controladas. Se evaluó la influencia de la concentración y distribución de BaTiO₃ sobre la conductividad, la eficiencia de conversión energética y las propiedades mecánicas del material compuesto. Los resultados evidencian que la incorporación de perovskitas no solo preservó la integridad estructural del geopolímero, sino que también habilitó la generación de corriente bajo estímulos lumínicos y mecánicos. Los resultados evidencian una respuesta eléctrica inducida en los compositos geopolímero–BaTiO₃ bajo estímulos mecánicos y lumínicos, asociada a procesos de polarización y transporte de carga.. No obstante, estas respuestas presentan magnitudes reducidas, lo que limita su aplicación directa, pero aporta información relevante para el diseño futuro de materiales híbridos con funciones energéticas complementarias."; "This doctoral thesis examines the integration of perovskites into geopolymer matrices from an experimental and critical perspective, with the aim of assessing their realistic scope as multifunctional materials for construction and energy-related applications. Rather than proposing an immediate solution to the global energy challenge, the study focuses on understanding the physicochemical mechanisms that emerge from combining ferroelectric phases with low–environmental-impact aluminosilicate matrices. Barium titanate (BaTiO₃) was employed as a model perovskite due to its chemical stability and well-documented ferroelectric and piezoelectric properties. In this work, its photoelectric potential is not addressed from a conventional photovoltaic standpoint, but rather as a limited induced response associated with internal domains and interfacial effects within the composite material. Comprehensive characterization included structural (XRD), morphological (SEM), chemical (FTIR), thermal (TGA/DSC), and electrical (EIS, I–V curves) analyses, as well as photoelectric and piezoelectric response tests under controlled conditions. The influence of BaTiO₃ concentration and distribution on conductivity, energy conversion efficiency, and mechanical properties of the composite was evaluated. The results show that the incorporation of perovskites not only preserves the structural integrity of the geopolymer matrix, but also enables the development of electrical responses under mechanical and light stimuli. The findings demonstrate that geopolymer–BaTiO₃ composites exhibit induced electrical responses associated with polarization phenomena and charge transport mechanisms. However, the relatively low magnitude of these responses limits their direct application, while providing valuable insights for the future design of hybrid materials with complementary energy-related functionalities." Sun, 01 Feb 2026 00:00:00 GMT http://hdl.handle.net/11627/6748 2026-02-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/11627/6740 Efectos del agua de mar en la síntesis de bioplásticos Zepahua Santillán, Alan Amaury "La creciente demanda de alternativas sostenibles a los plásticos derivados del petróleo ha impulsado la investigación en bioplásticos. Sin embargo, su producción aún depende en gran medida del agua dulce. En este estudio se desarrollaron películas de bioplástico a base de pectina utilizando agua de mar como alternativa sostenible, evaluando su impacto en las propiedades fisicoquímicas y en la biodegradación. Mediante Microscopia Electrónica de Barrido (SEM), se identificó la formación de cristales de halita: estructuras cúbicas en el interior y morfologías fractales en la superficie, cuya densidad aumentó proporcionalmente con la concentración de agua de mar (0 a 100%). Estas microestructuras modularon propiedades clave: las películas con 100% de agua de mar y 3.5% de glicerol mostraron mayor resistencia mecánica pero menor elongación en comparación con las diferentes mezclas de agua dulce y agua de mar, esto se atribuye al efecto de refuerzo de los cristales internos y a la rigidez superficial. Por otro lado, la adición de sal mejoró la estabilidad térmica, mientras que los cristales superficiales aceleraron la degradación en suelo respecto a las muestras control. La solubilidad en agua disminuyó debido a la presencia de cristales de halita en el interior de la matriz. Estos resultados demuestran que el uso de agua de mar no solo reduce la dependencia del agua dulce, sino que también permite ajustar las propiedades del material mediante el control de la cristalización salina, ofreciendo una nueva estrategia para el diseño de bioplásticos funcionales y sostenibles."; "The growing demand for sustainable alternatives to petroleum-based plastics has driven research on bioplastics. However, their production still relies heavily on freshwater. In this study, pectin-based bioplastic films were developed using seawater as a sustainable alternative, and their impact on physicochemical properties and biodegradation was evaluated. Scanning Electron Microscopy (SEM) revealed the formation of halite crystals: cubic structures within the films and fractal morphologies on the surface, whose density increased proportionally with the seawater concentration (0 to 100%). These microstructures modulated key properties: films containing 100% seawater and 3.5% glycerol exhibited higher mechanical strength, but lower elongation compared to the different mixtures of freshwater and seawater; this behavior is attributed to the reinforcing effect of internal crystals and surface stiffness. Additionally, salt incorporation improved thermal stability, while surface crystals accelerated soil degradation compared to the control samples. Water solubility decreased due to the presence of halite crystals within the matrix. These results demonstrate that the use of seawater not only reduces dependence on freshwater but also enables tuning of material properties by controlling saline crystallization, providing a new strategy for designing functional and sustainable bioplastics." Fri, 28 Nov 2025 00:00:00 GMT http://hdl.handle.net/11627/6740 2025-11-28T00:00:00Z http://hdl.handle.net/11627/6733 Optimización de la síntesis hidrotermal de MnO₂ sobre espuma de níquel para supercapacitores de alto rendimiento Avalos Lopez, Juan Antonio "Durante la realización de esta tesis, se abordó la optimización de la síntesis hidrotermal de óxido de manganeso (MnO₂) y su simultánea deposición sobre espuma de níquel para su uso como electrodo supercapacitor de alto rendimiento. Se compararon dos rutas sintéticas: 1. Síntesis hidrotermal convencional: tratamiento hidrotermal a 150 °C durante 8 horas de la espuma de níquel con un precursor de manganeso (KMnO4). 2. Síntesis hidrotermal optimizada: tratamiento hidrotermal a 150 °C durante 1 hora en un precursor de manganeso (KMnO4), pero con la adición de ácido sulfúrico concentrado (H₂SO₄) como catalizador. En ambas metodologías se evaluaron tres concentraciones de manganeso: 0.1, 0.15 y 0.3 g por cada 100 mg de espuma de níquel. El objetivo fue estudiar la influencia de estas variables sobre la microestructura, composición, fase cristalina y desempeño electroquímico de los electrodos. Las caracterizaciones morfológicas por microscopía electrónica de barrido (SEM) revelaron la formación de estructuras dendríticas tipo flor compuestas por nanohojuelas, cuya cobertura, homogeneidad y adherencia variaron con la metodología y concentración del precursor. En la síntesis optimizada, el uso de H₂SO₄ aceleró el crecimiento sin comprometer la estructura, aunque concentraciones elevadas provocaron aglomeración y desprendimiento parcial del material activo. El análisis EDS confirmó que la muestra optimizada con 0.1 g de KMnO₄ presentó un mayor contenido de Mn y menor exposición de Ni, lo que indica un recubrimiento más denso y completo. La caracterización estructural mediante difracción de rayos X (XRD) identificó la presencia de fases birnessita y Mn₃O₄ dependiendo de las condiciones de síntesis, mientras que la espectroscopía Raman confirmó la presencia de MnO₂ tipo birnessita con modos vibracionales característicos en 501, 580 y 650 cm⁻¹. Las pruebas electroquímicas se realizaron en configuración de tres electrodos con electrolito Na₂SO₄ 1M, empleando voltamperometría cíclica (CV) y carga/descarga galvanostática (GCD). La muestra óptima (1Ni 0.1) sintetizada durante 1 hora con H₂SO₄ alcanzó una capacitancia específica de 560.6 F·g⁻¹ (GCD a 0.5 A·g⁻¹), densidad de energía de 75.69 Wh·kg⁻¹ y potencia específica de 8638 W·kg⁻¹, superando ampliamente a la mejor muestra obtenida por la ruta convencional (8Ni 0.3), que registró 172.5 F·g⁻¹ y 23.41 Wh·kg⁻¹. Las curvas CV de la muestra óptima mostraron picos redox, atribuibles a la pseudocapacitancia asociada a reacciones de intercalación de Na⁺ en el MnO₂."; "During the development of this thesis, the optimization of the hydrothermal synthesis of manganese oxide (MnO₂) and its simultaneous deposition onto nickel foam for use as a high‐performance supercapacitor electrode was addressed. Two synthetic routes were compared: 1. Conventional hydrothermal synthesis: hydrothermal treatment at 150 °C for 8 h of nickel foam in a manganese precursor (KMnO₄). 2. Optimized hydrothermal synthesis: hydrothermal treatment at 150 °C for 1 h in a manganese precursor (KMnO₄), with the addition of concentrated sulfuric acid (H₂SO₄) as a catalyst. In both methodologies, three manganese concentrations were evaluated: 0.1, 0.15, and 0.3 g per 100 mg of nickel foam. The aim was to study the influence of these variables on the microstructure, composition, crystalline phase, and electrochemical performance of the electrodes. Morphological characterization by scanning electron microscopy (SEM) revealed the formation of flower‐like dendritic structures composed of nanosheets, whose coverage, homogeneity, and adhesion varied depending on the methodology and precursor concentration. In the optimized synthesis, the use of H₂SO₄ accelerated growth without compromising the structure, although higher concentrations caused agglomeration and partial detachment of the active material. EDS analysis confirmed that the optimized sample with 0.1 g of KMnO₄ presented a higher Mn content and lower Ni exposure, indicating a denser and more complete coating. Structural characterization by X‐ray diffraction (XRD) identified the presence of birnessite and Mn₃O₄ phases depending on the synthesis conditions, while Raman spectroscopy confirmed the presence of birnessite‐type MnO₂ with characteristic vibrational modes at 501, 580, and 650 cm⁻¹. Electrochemical tests were performed in a three‐electrode configuration with 1 M Na₂SO₄ electrolyte, employing cyclic voltammetry (CV) and galvanostatic charge/discharge (GCD). The optimal sample (1Ni 0.1) synthesized for 1 h with H₂SO₄ reached a specific capacitance of 560.6 F·g⁻¹ (GCD at 0.5 A·g⁻¹), an energy density of 75.69 Wh·kg⁻¹, and a specific power of 8638 W·kg⁻¹, significantly outperforming the best sample obtained via the conventional route (8Ni 0.3), which recorded 172.5 F·g⁻¹ and 23.41 Wh·kg⁻¹. The CV curves of the optimal sample displayed redox peaks attributable to pseudocapacitance associated with Na⁺ intercalation reactions in MnO₂." During the development of this thesis, the optimization of the hydrothermal synthesis of manganese oxide (MnO₂) and its simultaneous deposition onto nickel foam for use as a high‐performance supercapacitor electrode was addressed. Two synthetic routes were compared: 1. Conventional hydrothermal synthesis: hydrothermal treatment at 150 °C for 8 h of nickel foam in a manganese precursor (KMnO₄). 2. Optimized hydrothermal synthesis: hydrothermal treatment at 150 °C for 1 h in a manganese precursor (KMnO₄), with the addition of concentrated sulfuric acid (H₂SO₄) as a catalyst. In both methodologies, three manganese concentrations were evaluated: 0.1, 0.15, and 0.3 g per 100 mg of nickel foam. The aim was to study the influence of these variables on the microstructure, composition, crystalline phase, and electrochemical performance of the electrodes. Tue, 25 Nov 2025 00:00:00 GMT http://hdl.handle.net/11627/6733 2025-11-25T00:00:00Z