Síntesis y caracterización de materiales nanoestructurados para oxidación de compuestos tóxicos en aguas residuales

Abstract

La contaminación y la escasez del agua son dos problemas globales interconectados en la actualidad que tienen impactos significativos en la salud humana, el medio ambiente y el desarrollo económico. En este trabajo se investiga el uso de la fotocatálisis heterogénea como un método eficaz para la degradación de azul de metileno presente en aguas contaminadas. Específicamente, se centra en el desarrollo de compositos de dióxido de titanio con materiales de carbono, como nanotubos de carbono (NTC) y óxido de grafeno (OG) como fotocatalizadores para degradación de azul de metileno. La metodología de investigación consiste en sintetizar, caracterizar y evaluar fotocatalizadores de TiO2- Carbono, para evaluar su desempeño en la degradación de contaminantes como azul de metileno. Las investigaciones demuestran que el uso de compositos de dióxido de titanio y carbono como fotocatalizadores heterogéneos puede mejorar significativamente la eliminación de contaminantes orgánicos e inorgánicos del agua contaminada. Además, se realizaron estudios electroquímicos, incluyendo voltametría cíclica y voltametría lineal para evaluar las reacciones de evolución de oxígeno (REO) y de hidrógeno (REH), las cuales son cruciales para determinar la eficiencia de los fotocatalizadores en la producción de oxígeno e hidrógeno. Se realizo así mismo, impedancia electroquímica para evaluar la resistencia de transferencia de carga de los materiales. Estos estudios se llevaron a cabo utilizando electrolitos a tres pH diferentes para entender mejor la estabilidad y eficiencia de los fotocatalizadores en diversas condiciones. Además, el estudio ofrece una comprensión más profunda de los factores que impactan en la actividad fotocatalítica y se mejora el diseño de fotocatalizadores para satisfacer necesidades específicas de aplicación. Los hallazgos muestran que los compositos de TiO₂-Carbono no solo incrementan la actividad fotocatalítica sino también exhiben mejoras en la conductividad y estabilidad electroquímica, lo que es crucial para aplicaciones de tratamiento de agua a gran escala. Este estudio ofrece una comprensión más profunda de los factores que impactan la actividad fotocatalítica y mejora el diseño de fotocatalizadores para satisfacer necesidades específicas de aplicación. Los resultados tienen implicaciones para el desarrollo de tecnologías avanzadas de tratamiento de agua que sean respetuosas con el medio ambiente, rentables y escalables.