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Efecto de la concentración de nanopartículas de ZnO, ZnO:Cu y Fe3O4, en su capacidad fotocatalítica para degradar verde malaquita en agua
Fecha
2022Autor
León Pichen, Kevin Esleiter
Institución
Resumen
En el presente informe se sintetizaron nanopartículas de óxido de zinc (ZnO) puro y dopado
con Cu usando el método sol-gel modificado y nanopartículas de ferritas utilizando el
método de co-precipitación. Se evaluaron sus propiedades estructurales, ópticas y
fotocatalíticas de las nanopartículas sintetizadas a través de los análisis de difracción de
rayos X (XRD), espectroscopia Raman, espectroscopia de infrarrojo por transformada de
fourier (FTIR), espectroscopia UV-vis, Fotoluminiscencia (PL) y dispersión dinámica de luz
(DLS). El análisis de XRD evidencio que las nanopartículas de ZnO puras y dopadas con Cu
presentaron estructura hexagonal del tipo wurtzita sin la presencia de fases secundarias al
momento de realizar el dopaje con Cu, mientras que las nanopartículas de Fe3O4 presentaron
los picos característicos de la magnetita en su espectro de XRD. La espectroscopia Raman
corroboro los resultados obtenidos por XRD observándose las bandas asociadas tanto a la
formación del ZnO puro y dopado, como de las nanopartículas de ferritas sintetizadas. Los
espectros de UV-vis revelaron que las nanopartículas del ZnO puro y dopado presentan una
alta absorción en el rango ultravioleta, mientras que las nanopartículas de ferrita exhibieron
absorción de luz UV en la región de luz visible menor de 700nm. Los resultados de
espectroscopia PL revelaron que con el dopaje del ZnO disminuye la fuerte emisión en el
rango visible que muestran las nanopartículas de ZnO puro, mientras que las ferritas
muestran una fuerte emisión violeta y moderada emisión en el azul. Con la espectroscopia
de DLS se obtuvieron los tamaños promedio de las nanopartículas mediante el análisis por
distribución Nicomp, cuyos valores estuvieron dentro del rango nanométrico. Los ensayos
de fotocatálisis se realizaron con concentraciones de 120, 240, 360 y 480 mg/L de
nanopartículas para la degradación de verde malaquita bajo irradiación UV. La degradación
del contaminante fue evaluada a través de su espectro de absorbancia extrayendo muestras a
intervalos de tiempo definidos para cada tipo de nanopartículas. Los resultados obtenidos
revelaron que al aumentar la concentración de nanopartículas de ZnO, aumenta la velocidad
de degradación del contaminante. Mientras que al aumentar la concentración de
nanopartículas de ZnO dopadas con Cu, estas no afectaron considerablemente la degradación
fotocatalítica del contaminante. Las ferritas evidenciaron degradación del contaminante
cuando la concentración llega a 480 mg/L