Evaluación de la capacidad de degradación de tintas tóxicas modelo a partir de fotocatalizadores basados en nanocompósitos de ferrita/titania

Abstract

Actualmente, una gran variedad de industrias utiliza tintes para impartir color en sus productos. El proceso de entintado comúnmente utilizado es ineficiente y resulta en un desperdicio de cerca del 50% de los pigmentos, provocando que éstos acaben en los cursos de agua, impactando negativamente al medio ambiente y las comunidades que lo rodean. Para su tratamiento, se ha estudiado extensivamente el uso de materiales fotocatalíticos, buscando que éstos puedan degradar la tinta en ciclos cortos y reiterados y que puedan utilizarse bajo luz visible. En este trabajo se sintetizan nanocompósitos basados en ferritas de tipo MFe2O4 (M = Co, Fe, Mn, Ni y Zn) y dióxido de titanio P25 Degussa a través del método de coprecipitación. Entre las muestras, aquellas que contienen ferritas de cobalto y hierro presentan propiedades magnéticas. Para el estudio de las propiedades fisicoquímicas de las muestras obtenidas se realizan análisis utilizando las técnicas de SEM y TEM para determinar su estructura y composición; TGA para analizar cambios de fase; espectroscopía UV-Visible de reflectancia difusa para el cálculo de su energía de transición de banda prohibida; y XRD para el estudio de las fases y su composición. Para el testeo de las capacidades fotocatalíticas de las muestras, éstas se dispersan en una solución de anaranjado de metilo para luego irradiar luz sobre ellos con diferentes rangos de longitud de onda utilizando una lámpara UV y un simulador solar. El mismo procedimiento se realiza para el TiO2 para usarlo como base para comparar la capacidad de degradación de las muestras. Estas pruebas fotocatalíticas permiten determinar que los nanocompósitos Fe3O4/TiO2 y NiFe2O4/TiO2 alcanzan los mayores grados de conversión bajo luz ultravioleta (90% aproximadamente tras 8 horas de reacción), acercándose al comportamiento del TiO2 P25. Sin embargo, la eficiencia de las muestras disminuye para el mismo procedimiento realizado bajo simulador solar, siendo NiFe2O4/TiO2 la muestra con mayor rendimiento alcanzando un 34% de degradación. Este comportamiento se asocia al tipo de heterounión formado entre las ferritas y el dióxido de titanio, además de los potenciales de las bandas de valencia y conducción resultantes de dicha heterounión. Sin embargo, se determina que este trabajo podría beneficiarse de estudiar distintas composiciones para los nanocompósitos para optimizar su rendimiento