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Tesis para optar al título de Doctor en Ciencia y Tecnología, mención materiales. Director/es: Collet Lacoste, Juan Ramón; Schvezov, Carlos Enrique

En esta tesis se discuten ciertas características relacionadas al proceso de síntesis de catalizadores de algunos metales de transición soportados en carbón. El análisis se basa en el mecanismo general de Finke Walsky, discutiéndose consideraciones sobre la nucleación, crecimiento y la distribución estadística de diámetros. Se presenta una ecuación que predice una relación entre el ECSA y wt. porciento, aplicándose esta relación a diferentes trabajos de la literatura con muy buenos resultados. Los mismos permiten diseñar diferentes estrategias económicas y prácticas para la síntesis de catalizadores soportados y muestran que el mecanismo se puede aplicar a todos los metales de transición con pequeñas variantes que dependen de los valores relativos de las propiedades de transporte [i.e., coeficientes de difusión, constantes de velocidad, órdenes de reacción, energías de adsorción, etc.]. Se discute un cálculo, basado en los datos para Ir de Finke Walsky, sobre la evaluación del diámetro medio de los núcleos, antes de comenzar el proceso de crecimiento, obteniéndose un valor de átomos por núcleo. Sobre el crecimiento se demuestra que el proceso la difusión del precursor en la solución es el paso limitante de la reacción, condición necesaria para explicar la dispersión de los diámetros que se observa experimentalmente. Se explican las distribuciones Gaussianas obtenidas sobre los diámetros finales por medio de la teoría de fluctuaciones, dándose una explicación física de las dispersiones observadas que son las que dan origen al término 'cuasi' mono disperso. Se muestra también que existe una correlación entre la concentración de ion glicolato y el diámetro de las nanopartículas para el método del poliol, mostrándose que éste tiene una gran importancia para la separación entre el proceso de nucleación y crecimiento.

The present thesis discusses certain features related to the process of synthesis of catalysts for some transition metals supported on carbon. The analysis is based on the mechanism of Walsky Finke, discussing considerations on the processes of nucleation and growth and the statistical distribution of diameters. It presents an equation that predicts a relationship between the values of ECSA and wt.percent. These results allow the planning of different practices, techniques and economic strategies for the synthesis of supported catalysts. From the data measured for Ir by Walsky-Finke, this work shows a means of calculating the average diameter of nuclei before the beginning of the growth process, which yields a value of 3.8 atoms per nucleus. The work indirectly demonstrates, for the growth process and based on the theory of concentration fluctuations, that the diffusion of the precursor in the solution is the rate determining step and that it is a necessary condition in explaining the dispersion of the diameters presented as experimental data in literature. Based on the theory of fluctuations, the work justifies the Gaussian distribution obtained for the final diameters, demonstrating that it depends on the mean volume of nanoparticles; it gives a physical explanation and criteria to define the term 'near' monodispersed nanoparticles for a given synthesis method. In the method of the polyol, it also shows that there is a correlation between the concentration of glycolate and the diameter of the nanoparticles, showing that this has a great importance for the separation between nucleation and growth. For different charge states and currents, lithium ion cells were measured by EIS to see how varied the adjustment parameters of the model suggested by us. The results show that the method is good and reproducible for the study and characterization of general cells.