26
“PROYECTO INTERINSTITUCIONAL CORNELL UNIVERSITY UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER PARA LA PRODUCCIÓN DE MATERIALES NANOCOMPUESTOS CON BASE EN FIBRAS DE FIQUE Y ÓXIDOS DE METALES DE TRANSICIÓN (Zn, Fe) CON APLICACIONES AMBIENTALES”. Convocatoria No. 547 para conformar un banco de proyectos para esSmular la creación de vínculos colaboraSvos en el campo de la ciencia, la tecnología y la innovación entre la diáspora cienYfica colombiana y los actores del sistema nacional de CT+I año 20112012.

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

Embed Size (px)

DESCRIPTION

PROJECT CORNELL

Citation preview

Page 1: UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

“PROYECTO  INTERINSTITUCIONAL  CORNELL  UNIVERSITY  -­‐  UNIVERSIDAD  INDUSTRIAL  DE  SANTANDER  PARA  LA  

PRODUCCIÓN  DE  MATERIALES  NANOCOMPUESTOS  CON  BASE  EN  FIBRAS  DE  FIQUE  Y  ÓXIDOS  DE  METALES  DE  

TRANSICIÓN  (Zn,  Fe)  CON  APLICACIONES  AMBIENTALES”.  

Convocatoria  No.  547  para  conformar  un  banco  de  proyectos  para  esSmular  la  creación  de  vínculos  colaboraSvos  en  el  campo  de  la  ciencia,  la  tecnología  y  la  innovación  entre  la  diáspora  cienYfica  colombiana  y  los  actores  del  sistema  

nacional  de  CT+I  año  2011-­‐2012.  

Page 2: UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

CrisSan  Blanco-­‐Tirado,  Marianny  Y.  Combariza  

Associate  Professors,  Escuela  de  Química,  Universidad  Industrial  de  Santander  Bucaramanga,  Santander  680002,  Colombia    

E-­‐mail:  [email protected],  [email protected]  

Juan  P  Hinestroza  

Associate  Professor  of  Fiber  Science,  Department  of  Fiber  Science  and  Apparel  Design,  Cornell  University,  Ithaca  NY  14853  

E-­‐mail:  [email protected]  

Page 3: UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

Once upon a time…

Page 4: UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

MulSfuncSonal  texSle  fibers  via  nanoscale  phenomena  

manipulaSon  

+  Macromolecules  self  assembly,  transiSon  metal  complexes  and  oxides,  environmental  analyScal  

chemistry  

2008  

Page 5: UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

Family: Agavaceae, Genus: Furcraea, Species: macrophylla, cabuya, castilla

Page 6: UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

• Raw: High oxygen density

• Modified: Cationic, anionic

• Noble metals: Ag, Au • Transition Metal oxides: Fe, Mn, Cu, Zn • Metal Organic Frameworks: MOFs

• Functional materials • Environmentally friendly • Improved thermal and mechanical properties

Nanostructured materials Biocomposites Natural Fibers

Page 7: UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

High oxygen density Porous surface

Facilitates NP in situ deposition and stabilization No monolayers needed

Hinestroza,  J.  P.,  2007.  Can  nanotechnology  be  fashionable?.  Co[on  gets  a  makeover,  turning  it  from  an  old-­‐fashioned  material  into  a  fabric  for  the  future.  Materials  Today,  vol.  10,  n.  9,  pp  56.  

Page 8: UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

H2O )))))))) H. + OH.

H. + H. H2 .OH + .OH H2O2

2MnO2  +  2OH-­‐  +  H2O  2[MnO4-­‐]  +  3H2  +  6H+  

MnO4-

O- Na+ MnO4-

O- Na+ MnO4-

Alkali cellulose

Okitsu, K, et al., Sonochemical reduction of permanganate to manganese dioxide: The effects of H2O2 formed in the sonolysis of water on the rates of reduction. Ultrasonics Sonochemistry, 2009, 16, 387–391.

Page 9: UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

Chacón-Patiño, M.L., Blanco-Tirado, C., Hinestroza, J.P., Combariza, M.Y., Biocomposite of nanostructured MnO2 and fique fibers for efficient dye degradation, Green Chem., 2013, 15, 2920–2928.

1  µm  

200  nm  200  nm  

Page 10: UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

Marianny  Y  Combariza,  Sergio  A  Ovalle,  Vanessa  Carrillo,  Juan  P  Hinestroza,  CrisSan  Blanco-­‐Tirado,  Bionanocomposite  of  zinc  oxide  and  cellulosic  fibers,  ABSTRACTS  OF  PAPERS  OF  THE  AMERICAN  CHEMICAL  SOCIETY,  2013/4/7,  Vol  245.  

Zn(OH)2  +  6H2O  [Zn(H2O)6]2+  +  2OH-­‐  

Zn2+   [Zn(H2O)6]2+  

Zn(OH)2(aq)  +  H2O(l)                                                    ZnO(s)  +  2H+  +  2OH-­‐  

Page 11: UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

Marianny  Y  Combariza,  Sergio  A  Ovalle,  Vanessa  Carrillo,  Juan  P  Hinestroza,  CrisSan  Blanco-­‐Tirado,  Bionanocomposite  of  zinc  oxide  and  cellulosic  fibers,  ABSTRACTS  OF  PAPERS  OF  THE  AMERICAN  CHEMICAL  SOCIETY,  2013/4/7,  Vol  245.  

Page 12: UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

Marianny  Y  Combariza,  Sergio  A  Ovalle,  Vanessa  Carrillo,  Juan  P  Hinestroza,  CrisSan  Blanco-­‐Tirado,  Bionanocomposite  of  zinc  oxide  and  cellulosic  fibers,  ABSTRACTS  OF  PAPERS  OF  THE  AMERICAN  CHEMICAL  SOCIETY,  2013/4/7,  Vol  245.  

Page 13: UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

   Fe3+    +    H2O    Fe(OH)x3-­‐x    +    H+  

   Fe2+    +    H2O  Fe(OH)y2-­‐y    +    H+  

Fe(OH)x3-­‐x  +  Fe(OH)y2-­‐y  +  NH3                          Fe3O4  

MASSART,  R.  PreparaSon  of  aqueous  magneSc  liquids  in  alkaline  and  acidic  media.  IEEE  Transac*ons  of  magne*cs.  (1981)  17,  1247.  GUPTA,  Ajay  Kumar  and  GUPTA,  Mona.  Synthesis  and  surface  engineering  of  iron  oxide  nanoparScles  for  biomedical  applicaSons.  Biomaterials  26,  (2005)  3995–4021.  

Page 14: UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

ENVIRONMENTAL  APPLICATIONS:  

Cellulose-­‐MnO2  NPs  Cellulose-­‐Fe3O4  NPs  Cellulose-­‐Fe2O3  NPs  

Page 15: UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

Indigo,  sulfur  dyes,  surfactants,  mordants,  sodium  hydroxide  

Page 16: UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

Percursor concentration

(mM) 2 5 10 30 100

Color removal at λ600

98.80 ± 0.35

98.25 ± 0.15

98.10 ± 0.13

96.85 ± 0.10

96.05 ± 0.10

Page 17: UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
Page 18: UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
Page 19: UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

Chacón-Patiño, M.L., Blanco-Tirado, C., Combariza, M.Y., UIS, Patent Filed Ravelo-Nieto E, Blanco-Tirado C., Hinestroza J.P., Combariza M.Y., UIS-Cornell Patent in progress..

Page 20: UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

Chacón-Patiño, M.L., Blanco-Tirado, C., Combariza, M.Y., UIS, Patent Filed Ravelo-Nieto E, Blanco-Tirado C., Hinestroza J.P., Combariza M.Y., UIS-Cornell Patent in progress..

Indigo,  sulfur  black,  surfactants  (caSonic  or  anionic),  mordants  (Sodium  sulphide,  sodium  chloride),  sodium  hydroxide  

Page 21: UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
Page 22: UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

UIS  Investment:  15M  USD  Lab  space  &  Robust  analyScal  infrastructure:  NMR,  XRD,  XRF,  ATR,  DR,  DLS,  MS,  HPLC,  RAMAN,  FESEM,  AFM.  

Preliminary  results  thanks  to  UIS  internal  grant  programs,  Santander´s  Governors  Office  and  Cornell  nanotechnology  lab  (Prof.  JP  Hinestroza)    

Page 23: UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
Page 24: UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

Networking  is  fundamental,  keep  alive  your  contacts!!  Even  be[er,  make  good  friends…  they  last  forever…  TexSles  nanotechnology  lab  (Prof  J.P.  Hinestroza)  

Cornell  Center  for  Materials  Research  Shared  FaciliSes    NSF  MRSEC  program  (DMR-­‐1120296).  SEM,  TEM,  XPS.    

Page 25: UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

Colombian  Science,  Technology  and  InnovaSon  Department-­‐COLCIENCIAS  

World  Bank  Group  

Chemistry  Department  GTECH  Park  

Prof.  Juan  P  Hinestroza  Cornell  University  

Page 26: UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

GRACIAS