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Premian a la mejor tesis de maestría de 2016 en el IFUNAM

Reyna Alejandra Fonseca Velázquez
15/feb/2017

Diego Daniel González Araiza, estudiante del posgrado en Ciencia e Ingeniería de Materiales, adscrito al IFUNAM, fue merecedor de la medalla Juan Manuel Lozano Mejía (JMLM), por un destacado trabajo sobre las propiedades catalíticas de nano-estructuras con óxido de cerio, que fue seleccionada como la mejor tesis de maestría.

Su trabajo se titula "Producción de H2 por oxidación parcial de CH3OH en nano-catalizadores de Cu soportado en CeO2 con diferente morfología", y fue destacado por haber encontrado la morfología ideal para que las estructuras de óxido de cerio realicen mejor su función catalítica como soporte de partículas de cobre en la producción de hidrógeno a partir del metanol. Un aporte que no había sido reportado antes en ningún artículo.

Daniel Araiza es ingeniero químico de formación. Conoció a la investigadora del Instituto de Física, Gabriela Díaz, en un verano de la investigación que llevó a cabo en el IFUNAM cuando él aún no terminaba la licenciatura. Al conocer el trabajo que hacía Díaz entorno a las propiedades catalíticas de diferentes nano-materiales, hizo con ella su tesis de licenciatura y de maestría.

En un principio, Daniel Araiza estaba interesado en estudiar las propiedades catalíticas del óxido de cerio (CeO2) y qué influencia tiene en una reacción si el CeO2 es sintetizado con morfología unidimensional, es decir, en forma de barras muy pequeñas, a las que se les conoce como nano-barras (~10-9m). El óxido de cerio es un material frecuentemente utilizado como soporte catalítico en muchas reacciones y en recientemente en la producción de hidrógeno.

“En la literatura reportan que las estructuras de este tipo, nano-barras, resultan ser más reactivas para los fines catalíticos que se buscan”, explica Araiza. Es decir, que “la reactividad de estos materiales está asociada a la superficie que exponen estas nano-partículas”, agrega.

Sin embargo, cuando llevó a cabo el proceso de síntesis del óxido de cerio, él y los investigadores del Laboratorio de Reactividad Catalítica de Materiales, donde se realizó esta investigación, se llevaron una sorpresa. No solo consiguieron tener la forma que deseaban, sino que al modificar diferentes parámetros en la síntesis, obtuvieron otros dos tipos de morfologías: nano-poliedros, es decir nano-octaedros truncados, y nano-cubos.

Fotografías obtenidas por microscopía electrónica y un esquema de cada una de las nano-partículas sintetizadas. De izquierda a derecha: nano-poliedro, nano-barra y nano-cubo.Crédito: Diego Daniel González Araiza.

El tener tres formas diferentes de nano-estructuras de óxido de cerio “nos motivó a no solo utilizar las nano-barras, sino comparar las propiedades catalíticas de todas las morfologías obtenidas”. Su curiosidad era descubrir la reactividad en ellas: si se modifica, mejora o empeora dependiendo de la configuración utilizada.

Araiza y Díaz terminaron encontrando resultados diferentes a los reportados en la literatura. Las estructuras más reactivas debido a sus planos superficiales, nano-barras y nano-cubos no fueron las más eficientes. “Nosotros encontramos que los nano-poliedros resultan ser los soportes catalíticos para el cobre más idóneos en esta reacción”, resalta Daniel Araiza.

Este trabajo se publicó en una revista de alto impacto llamada Catalysis Today. La importancia de su trabajo está en que el óxido de cerio con bajos contenidos de cobre (5% del peso total del material), funciona como catalizador para la producción de hidrógeno (que es una excelente fuente de energía limpia) a partir de la oxidación parcial de metanol (CH3OH). Y aunque su trabajo no pretende llevar a cabo estas aplicaciones sino que se concentra en el estudio de los materiales usados en tal reacción, la aportación que hizo no se había reportado antes en la literatura hasta el momento de su publicación. Por ello su tesis también fue reconocida por parte de la Sociedad Mexicana del Hidrógeno.

La tesis de Daniel Araiza es multidisciplinaria debido a que para el proceso de síntesis de las nano-partículas debió verificar cuidadosamente con diferentes técnicas (difracción de rayos X, microscopía electrónica, entre otras) que se tratara de las formas adecuadas: nano-barras, nano-cubos y nano-poliedros, para luego probar su reactividad.

Una investigación con tal impacto y un promedio de 10 en sus estudios de maestría, hicieron a Diego Daniel González Araiza merecedor de la medalla JMLM a la mejor tesis de maestría que entrega el IFUNAM año con año para reconocer y destacar la investigación realizada por los estudiantes asesorados por algún investigador de la institución.

“La verdad me siento sorprendido de haber ganado la medalla, pero también feliz”, dijo el joven investigador a Noticias IFUNAM. “A veces uno no se da cuenta todo lo que conlleva realizar este tipo de tesis, porque implica mucho trabajo, pero me siento feliz de que se me haya reconocido a mí y al Laboratorio de Reactividad Catalítica de Materiales, del Departamento de Física Química, que encabeza mi asesora Gabriela Díaz y en el cual también colabora el investigador Antonio Gómez”.

En este momento, Daniel Araiza cursa el segundo semestre del doctorado, también en el posgrado en Ciencia e Ingeniería de Materiales y trabaja, nuevamente junto con Gabriela Díaz en otra publicación respecto al tema de los catalizadores con óxido se cerio.