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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/3540| Diseño y fabricación de un sensor electroquímico basado en nanoestructuras unidimensionales de óxido de rutenio Design and fabrication of an electrochemical sensor based in Ruthenium Oxide unidimensional nanostructure | |
| Lizeth Alvarez Villa | |
| Hugo Alejandro Borbón Nuñez | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Detección de peróxido de hidrógeno, nanoestructuras unidimensionales, nanotubos, nanocables, óxido de rutenio, sensor electroquímico Electrochemical sensor, hydrogen peroxide detection, nanostructure unidimensional, nanotubes, nanowires, Ruthenium Oxide | |
| Este trabajo de tesis consistió en el diseño y fabricación de un sensor electroquímico con nanoestructuras unidimensionales (nanotubos y nanocables) autosoportadas de óxido de rutenio, para la detección de peróxido de hidrógeno. La fabricación del nanomaterial se realizó por la técnica de electrodepósito, usando RuCl3 como precursor por la técnica de amperometría a un voltaje constante de -0.69 V vs Ag/AgCl a diferentes cargas desde 2 a 8 C, empelando dos tipos de plantillas de sacrificio: membranas de alúmina anodizada (AAO) y membranas de policarbonato, con un tamaño de poro de 100 nm y 200 nm. Posterior al depósito las plantillas se eliminaron de las siguientes maneras: las de AAO se disolvieron con una solución de NaOH 3M, y las de policarbonato con dos métodos distintos: disolviendo en diclorometano puro y por medio de un tratamiento térmico a 500 °C. Los materiales se caracterizaron morfológicamente mediante Microscopia Electrónica de Barrido y Microscopia Electrónica de Transmisión, donde se observó un crecimiento favorecido de los nanotubos empleando plantillas de AAO, mientras que, al utilizar membranas de policarbonato, se observó un crecimiento preferencial de nanocables. Del análisis químico realizado con Espectroscopía Fotoelectrónica de Rayos X y Espectroscopía de Dispersión de Energía de Rayos X, se determinó que se tiene una mezcla de especies de rutenio, principales especies oxidadas de rutenio. El análisis estructural por Difracción de Electrones de Área Selecta arrojó un material policristalino de compuesto de cristales de Ru y RuO2. Para la fabricación del sensor, se utilizaron cintas de cobre y de carbono como colectores de electrones. Se realizó la caracterización electroquímica mediante voltametría cíclicas de -1 a 1.5 V vs Ag/AgCl en solución 0.1 M de PSB, a un pH de 7.4. Se concluyó que la de cinta de carbono tiene mejor sinergia con la respuesta del material debido a su baja electroactividad hacia el H2O2 a comparación con la cinta de cobre. Además, se pudo confirmar que las nanoestructuras unidimensionales autosoportadas de RuOx pueden detectar electroquímicamente al H2O2, presentando cambios en la corriente catódica y anódica proporcional a su concentración. Se determinó un límite de detección de 93µM y una sensibilidad de 6.12×〖10〗^(-3) μA/(μM cm^2 ). This thesis consists in the fabrication and design of an electrochemical sensor based in self-supported Ruthenium Oxide unidimensional nanostructures for Hydrogen Peroxide detection. Two types of templates were used to growth unidimensional nanomaterials: Anodized Aluminum Oxide (AAO) and polycarbonate membranes, with 100 and 200 nm pore sizes. The nanostructures were fabricated by electrodeposition using RuCl3 as precursor and a constant voltage of -0.69 V vs Ag/AgCl, with different amounts of depositions charge, from 2 to 8C. The AAO templates remotion were performed using a 3M NaOH, and for polycarbonate templates were used two routes: dissolved by pure dichloromethane and by a thermal treatment at 500°C. The materials were morphological analyzed by Scanning Electron Microscopy and Transmission Electron Microscopy, observing in general, that the 100 and 200nm RuOx-AAO nanostructures present nanotube shape, in contrast with 100 nm RuOx-polycarbonate nanostructures have nanowire grown preference. The chemical characterization was performance with X-ray Photoelectron Spectroscopy and Energy Dispersive spectroscopy, obtained a mix of Ruthenium and Ruthenium Oxide species, with predominance of oxides. The structural analysis by Selected area Diffraction determined a polycrystal material with mix of Ru and RuO2 crystals. Were used Copper and Carbon tapes as electron collector for the sensor. The electrochemical characterization was performed in a 0.1 M in PSB at 7.4 pH solution, using cyclic voltammetry with range a of -1 to 1.5 V vs. Ag/AgCl, in which ones could be determined that the C-tape present a better synergy with RuOx nanostructure than Cu-tape, because present a lower electroactivity towards H2O2 than Cu-tape. Also was analyzed the sensor performance in H2O2 detection, showing a proportional change in the cathodic and anodic current with the H2O2 concentration, as well as a detection limit of 93µM and a sensibility of 6.12×〖10〗^(-3) μA/(μM cm^2 ). | |
| CICESE | |
| 2021 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Alvarez Villa, L. 2021. Diseño y fabricación de un sensor electroquímico basado en nanoestructuras unidimensionales de óxido de rutenio. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 70 pp. | |
| RESISTENCIA DE MATERIALES | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Nanociencias |
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| Fichero | Descripción | Tamaño | Formato | |
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| tesis_Lizeth Alvarez Villa_28-02-21.pdf | Versión completa de la tesis | 2.79 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |