Fabricación de material híbrido Ti-Zr-MOF/GO para su aplicación en la remoción de tintas mediante adsorción y fotodegradación

Abstract

La contaminación de aguas debido a procesos industriales representa una preocupación ambiental significativa, que conlleva consecuencias como la degradación del hábitat acuático, riesgos para la salud y aumento en la crisis de escasez de agua. Actualmente, uno de los principales facto-res de contaminación está asociado a tintes utilizados en industrias, por lo que estudiar métodos efectivos para eliminarlos es crucial. El presente trabajo estudió el uso de redes metal-orgánicas bimetálicas Ti-Zr-MOF y materiales híbridos de Ti-Zr-MOF/GO para la remoción de un tinte modelo, Rodamina B, mediante el proceso de adsorción y fotocatálisis. Se sintetizó el Zr-MOF UiO66-NH2, y luego se realizaron reemplazos de Zr por Ti a diferen-tes porcentajes, para obtener los materiales Ti20-Zr-UiO66-NH2, Ti40-Zr-UiO66-NH2 y Ti60-Zr-UiO66-NH2. Estos materiales se sintetizaron in situ con óxido de grafeno. Se realizaron una serie de caracterizaciones, como difracción de rayos X, estudios de morfología mediante microscopía SEM Y TEM, análisis BET, entre otras. Los principales resultados indicaron que a medida que se aumenta el porcentaje de reemplazo de Ti por Zr, el material se torna amorfo, disminuye su tama-ño y área superficial, y aumenta el tamaño de poro, cambiando de microporos a mesoporos. Sin irradiación, los ensayos de adsorción mostraron que los materiales con mayor cantidad de Ti (Ti40-Zr-UiO66-NH2 y Ti60-Zr-UiO66-NH2) removieron sobre el 90% del colorante en menos de una hora de reacción, atribuido a su porosidad y carga superficial. Los datos experimentales se ajustaron a una cinética de pseudo segundo orden con valores de la constante cinética mayores que algunos carbonos activados reportados. Además, tras cuatro ciclos de reciclabilidad el material mantuvo su eficiencia, alcanzando a remover sobre el 90% en cada ciclo, resultado prometedor para su uso como adsorbente. Bajo irradiación UV-A, el Ti40-Zr-UiO66-NH2 presentó la mejor actividad catalítica entre los Ti-Zr-MOF tras 8 horas de reacción. Luego, con la adición del óxido de grafeno a este material, se obtuvo una mejora en la eficiencia, demostrando la sinergia entre ambos materiales. Sin embargo, comparaciones con el TiO2 comercial, material comúnmente utilizado, demostraron que los materiales sintetizados presentan una actividad y velocidad de degradación inferior. Como proyecciones se plantea continuar con el estudio de otros materiales híbridos de Ti-Zr-MOF, con el fin de obtener materiales que puedan combinar adsorción y degradación para la re-moción de tintas contaminantes en aguas.