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La hidroxiapatita és un mineral de fosfat de calci que constitueix el principal component inorgànic dels ossos i dents, proporcionant rigidesa i duresa a aquestes estructures. La seva importància rau en la seva capacitat per promoure la osteointegració en implants dentals i ortopèdics, la qual cosa facilita la unió directa de l'implant amb l'os, millorant l'estabilitat i funcionalitat a llarg termini. Aquest projecte presenta un estudi exhaustiu sobre la síntesi controlada de nanocomposites d'hidroxiapatita mitjançant plasma, amb l'objectiu de demostrar la seva viabilitat com a mètode ràpid i ambientalment amigable per a la producció de compostos químics i materials avançats. L'objectiu principal és explorar la síntesi i la seva aplicació en la producció d'hidrogels, destacant la recerca de la possible sinergia entre ambdós processos. La metodologia inclou l'estudi de les condicions del plasma per a la síntesi de fosfats de calci, optimitzant el procés per obtenir hidroxiapatita i poder carregar aquestes nanopartícules en hidrogels d'alginat de sodi. Els procediments específics inclouen la preparació de mescles de precursors, la síntesi de fosfats de calci mitjançant plasma en diverses condicions, la caracterització de les mostres sintetitzades mitjançant tècniques com espectroscòpia Raman, espectroscòpia de raigs X d'energia dispersiva, microscòpia electrònica de rastreig o proves de compressió per avaluar les propietats mecàniques i d'absorció dels hidrogels. La investigació ha demostrat que la tecnologia de plasma pot promoure un mètode eficient i sostenible per a la síntesi de nanocomposites de hidroxiapatita, amb aplicacions prometedores en la producció i càrrega d'hidrogels amb aquest fosfat de calci. Aquests avenços podrien suposar un gran pas endavant en el desenvolupament de processos industrials més verds i econòmics.

La hidroxiapatita es un mineral de fosfato de calcio que constituye el principal componente inorgánico de los huesos y dientes, proporcionando rigidez y dureza a estas estructuras. Su importancia recae en su capacidad para promover la osteointegración en implantes dentales y ortopédicos, lo cual facilita la unión directa del implante con el hueso, mejorando la estabilidad y funcionalidad a largo plazo. Este proyecto presenta un estudio exhaustivo sobre la síntesis controlada de nanocompuestos de hidroxiapatita mediante plasma, con el objetivo de demostrar su viabilidad como método rápido y ambientalmente amigable para la producción de compuestos químicos y materiales avanzados. El objetivo principal es explorar la síntesis y su aplicación en la producción de hidrogeles, destacando la investigación de la posible sinergia entre ambos procesos. La metodología incluye el estudio de las condiciones del plasma para la síntesis de fosfatos de calcio, optimizando el proceso para obtener hidroxiapatita y poder cargar estas nanopartículas en hidrogeles de alginato de sodio. Los procedimientos específicos incluyen la preparación de mezclas de precursores, la síntesis de fosfatos de calcio mediante plasma en diferentes condiciones, la caracterización de las muestras sintetizadas mediante técnicas como espectroscopia Raman, espectroscòpia de raigs X d'energia dispersiva, microscopia electrónica de rastreo o pruebas de compresión para evaluar las propiedades mecánicas y de absorción de los hidrogeles. La investigación ha demostrado que la tecnología de plasma puede promover un método eficiente y sostenible para la síntesis de nanocompuestos de hidroxiapatita, con aplicaciones prometedoras en la producción y carga de hidrogeles con este fosfato de calcio. Estos avances podrían suponer un gran paso adelante en el desarrollo de procesos industriales más verdes y económicos.

In this work, the simultaneous reduction of CO2 and NO to urea under mild conditions is achieved using nanoporous pp-HAp cubes as catalyst. In addition, a direct study of the effects of temperature, pressure, and time on the reaction is performed.

En este trabajo, la reducción simultánea de CO2 y NO a urea en condiciones bajas se logra utilizando cubos nanoporosos de hidroxiapatita polarizada como catalizador. Además, se realiza un estudio directo de los efectos de la temperatura, la presión y el tiempo en la reacción.

Although materials such as hydroxyapatite (Ca5(PO4)3(OH), HAp), have been studied for a while, still possess great interest due to the electrical properties and biocompatibility that offer in endless applications. The use of HAp as a catalyst is the research field in which this degree final thesis is focused. Aiming to enhance the catalytic activity of HAp, two projects have been carried out. In the first one, the main goal is to study the origin of its electrical properties and effect on the material. In order to observe that, two processes have been applied to samples, a thermal treatment which generated OH? vacancies in the HAp lattice and a thermal stimulated polarization (TSP) process allowing the reorientation of the remaining OH? groups acting as dipoles. The electrical properties which arise from the treatments have been successfully characterized using Raman spectroscopy, Zeta potential and Atomic Force Microscopy (AFM) techniques. The mechanisms behind the electrical enhancement have been elucidated allowing the distinction between charge accumulation at the crystal grains, which is due to the formed vacancies, from charge accumulation in the boundaries of particles, thus understanding the catalytic activation of HAp. In the second project, the main objective is to create porous HAp so that increasing the catalytic surface, the yield of the reaction increases too. The incorporation of HAp to a Pluronic® hydrogel matrix is performed giving result to a mixed viscous paste. By selecting the concentration of HAp, the viscosity of the aforementioned paste allows to create macrostructures, give them the desired shape and to maintain it by calcinating them later. The resulting porous HAp has its lattice structure un-altered which was determined through X-ray Diffraction and Raman spectroscopy. SEM microscopy corroborates the existence of pores and its dimensions. The flow rate absorption is performed to characterize the material. Finally, carbon fixation reactions using porous and non-porous HAp catalysts are performed and analyzed to observe if the porous HAp has better catalytic performance. The porous HAp yield is higher compared to the non-porous one, thus achieving the goal to optimize the material for a boosted catalytic activity.

Aunque materiales como la hidroxiapatita (Ca5(PO4)3(OH), HAp), se han estudiado durante un tiempo, aún poseen un gran interés debido a las propiedades eléctricas y biocompatibilidad que ofrecen en un sinfín de aplicaciones. El uso de HAp como catalizador es el campo de investigación en el que se centra esta tesis final de grado. Con el objetivo de potenciar la actividad catalítica de HAp, se han llevado a cabo dos proyectos. En el primero, el objetivo principal es estudiar el origen de sus propiedades eléctricas y su efecto sobre el material. Para observar esto, se han aplicado dos procesos a las muestras, un tratamiento térmico que generó vacantes de OH? en la red de HAp y un proceso de polarización estimulada térmicamente (TSP) que permite la reorientación de los restantes grupos OH? actuando como dipolos. Las propiedades eléctricas que surgen de los tratamientos se han caracterizado con éxito mediante técnicas de espectroscopia Raman, potencial Zeta y microscopía de fuerza atómica (AFM). Los mecanismos detrás de la mejora eléctrica se han aclarado permitiendo la distinción entre la acumulación de carga en los granos de cristal, que se debe a las vacantes formadas, de la acumulación de carga en los límites de las partículas, entendiendo así la activación catalítica de HAp. En el segundo proyecto, el objetivo principal es crear HAp poroso para que al aumentar la superficie catalítica, también aumente el rendimiento de la reacción. Se realiza la incorporación de HAp a una matriz de hidrogel Pluronic® dando como resultado una pasta viscosa mixta. Al seleccionar la concentración de HAp, la viscosidad de la pasta mencionada permite crear macroestructuras, darles la forma deseada y mantenerla calcinando posteriormente. La HAp porosa resultante tiene su estructura reticular inalterada, que se determinó mediante difracción de rayos X y espectroscopía Raman. La microscopía SEM corrobora la existencia de poros y sus dimensiones. La absorción de agua se realiza para caracterizar el material. Finalmente, se realizan y analizan reacciones de fijación de carbono utilizando catalizadores HAp porosos y no porosos para observar si la HAp porosa tiene un mejor rendimiento catalítico. El rendimiento de la HAp porosa es mayor en comparación con el de la no porosa, logrando así el objetivo de optimizar el material para una actividad catalítica reforzada.