Compositos de nitruros de carbono grafénicos como fotocatalizadores activos en el visible para la degradación de contaminantes emergentes

• Autores: Gómez Velázquez, Laura Sthefanía
• Año de publicación: 2020
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: documento de conferencia
• Materia: Ingeniería en Materiales; Fotocatalis; Nitruro de carbono; Fotoquímica; Photocatalysis; Carbon nitride; Photochemestry
• Institución: Universidad Nacional de La Plata

Los procesos fotocatalíticos basados en semiconductores son ideales para el tratamiento de aguas residuales gracias a su bajo costo y al no dejar residuos tóxicos luego de su uso. El nitruro de carbono (CN) como fotocatalizador, tiene baja toxicidad, estabilidad estructural bajo la acción de la luz, bajo costo y un band gap cerca de 2,70 eV. Sin embargo, requiere ensamblarse con otros materiales que le brinden una mayor capacidad como adsorbente de contaminantes y disminuyan la velocidad de recombinación de las partículas fotogeneradas. Por lo que, se propone en este trabajo de tesis, la síntesis y el acoplamiento de CN con nanotubos de carbono (NTC) y Al2O3 mesoporoso. Los NTC se utilizan como soportes de fotocatalizadores por tener gran área específica (>150 m2 g-1), excelentes propiedades mecánicas, estructura hueca que les da gran capacidad como adsorbentes de contaminantes y una excelente conductividad eléctrica que estabiliza la separación de las partículas fotogenerados. Conjuntamente al sistema CN/NTC, se integra Al2O3 mesoporoso con capacidad para dispersar catalizadores y permitir la rápida difusión en sus poros. Se tiene la hipótesis que los CN acoplados a NTC y soportados sobre Al2O3 poroso constituyen un sistema fotocatalizador óptimo para el tratamiento de aguas residuales. Se sintetizó CN a partir de procesos térmicos de entre 500°C y 600° de 2 entre 4 h, con distintos precursores: melamina, diciandiamida, urea. Los CN sintetizados se caracterizaron mediante difracción de rayos X (DRX), microscopía TEM, espectroscopia IR-ATR, ensayos de termogravimetría (TGA) y se calculó el band gap mediante reflectancia difusa. Los resultados mostraron en DRX picos característicos 2θ aprox. en 13° y 27°, correspondientes a los planos (100) y (002); mientras que con la microscopia TEM se obtuvieron las distancias interplanares de 0,7 y 0,32 nm correspondientes de los planos (100) y (002) asociados de DRX. Mediante espectroscopia IR-ATR se observaron picos correspondientes a aminas, enlaces C-N y C=N, y anillos de triazina. Utilizando ensayos de TGA se determinó que las muestras son estables a altas temperaturas (620°C -670°C). Por último, se calculó el band gap de los diferentes CN, siendo 1,9 y 2,7 eV, lo que confirma fotoactividad en el visible. La actividad fotocatalítica se evaluó usando el colorante naranja de metilo (NM) con máximo de absorción a 462 nm. Se irradiaron suspensiones de 100 ml con 1x10-5 M de NM y 20 mg/l de fotocatalizador durante 210 min con 2 sistemas de irradiación; uno con un simulador solar y otro con sistema de 4 lámparas UV con emisión centrada en 350 nm. Como blancos de estos ensayos, se usó la fotólisis del NM en ausencia de CN y la desaparición del NM por adsorción sobre el CN en ausencia de luz. La degradación del NM, se obtuvo una mayor decoloración al irradiar los distintos CN con el simulador solar; en particular con los CN sintetizados a partir de urea, alcanzando casi un 100% de decoloración del NM en 210 min
Carrera: Doctorado de la Fac. de Cs. Exactas Área Química Tipo de beca: Doctoral Año de inicio de beca: 2018 Año de finalización de beca: 2023 Organismo: CONICET Apellido, Nombre del Director/a/e: Gonzalez, Mónica C Apellido, Nombre del Codirector/a/e: Dell'Arciprete, Maria Laura Tipo de investigación: Aplicada
Facultad de Ciencias Exactas
Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas