Sol opcion sin tem

FUNCIONALIZACION DE OXIDO DE GRAFENO PARA LAREMOCION DE COLORANTES PRESENTES EN

AGUAS INDUSTRIALES TEXTILES

Sol Esmeralda CastellanosJerez

Escuela de Ingenieria Metalurgica yCiencia de Materiales

2016

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Contenido

Introduccion

Marco TeoricoMetodos de RemocionComponentes del FotocalizadorTipos de CompositosFotocatalısis Heterogenea

Objetivos

MetodologıaResultadosSıntesis Oxido de GrafenoFuncionalizacion de OG con NPsCaracterizacion del NanocompositoActividad Fotocatalıtica

Conclusiones

Recomendaciones

Bibliografıa2 of 40

Contaminacion ambiental

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Metodos de Remocion

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Componentes del Fotocalizador

Componentes Propiedades

• Alta Conductividad

• Estabilidad quımica

• Actividad catalitica

• Actividadantimicrobiana

Fase Activa

• Actividad Catalitica

• Alta foto-estabilidad

• Actividad fototermica

• Amplificacion campoEM

• Mejor rendimientocatalıtico

• Almacenamiento optico

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Fase Activa• Actividad Catalitica






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Fase Activa







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Fase Activa






• Almacenamiento optico5 of 40



Alta resistencia mecanica

Gran area superficial

Soporte

Alta trasparencia

Alta conductividad termica

Gran potencial de funcionali-zacion

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Alta resistencia mecanica

Gran area superficial

SoporteAlta trasparencia

Alta conductividad termica

Gran potencial de funcionali-zacion

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Tipos de Compositos

Compositos9 AplicacionesTipo I Catalisis, absorcion y sensores

Tipo II Electroquımica, almacenamiento de energıa

Tipo III Mejora propiedades electricas, termicas ymecanicas de los materiales

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Fotocatalısis Heterogenea

Separacion de portadores de carga en el semiconductor, por aplicacionde un potencial externo.

Generacion Par Electron-HuecoO2

e−−−→ O∗−2

O∗−2 + H2O2

O2 + OH− + OH∗

H2O∗

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Objetivos

Objetivo General

Evaluar la capacidad del oxido de grafeno funcionalizado connanopartıculas de Ag/Au, para remover colorantes cationicos y

anionicos utilizados en las Industrias Textiles.

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Objetivos

Objetivos Especıficos

• Caracterizar el Oxido de Grafeno y las nanopartıculas, por tecnicasespectroscopicas.

• Estudio de una sıntesis que permita la funcionalizacion del Oxidode Grafeno utilizando nano-partıculas de Ag/Au.

• Determinar las variables de operacion para la adsorcion delcolorante en el OG funcionalizado.

• Evaluar la adsorcion de colorantes en Oxido de Grafenofuncionalizado con nanopartıculas de Ag/Au.

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Metodologıa

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SINTESIS OXIDO DE GRAFENO

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Sıntesis Oxido de Grafeno

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FUNCIONALIZACION DE OG CON NP

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Funcionalizacion de OG con NPs

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CARACTERIZACION DEL NANOCOMPOSITO

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DIFRACTOGRAMAS

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ESPECTRO XPS RGO

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ESPECTRO XPS RGO@Ag@Au

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ESPECTRO XPS RGO@Ag@Au

Porcentajes en masa XPSCatalizador C 1s O 1s Ag 3D Au 4f

OGR 288.73(57.65 %)286.51 (42.95 %)

534.43 (100 %)

OGR@Ag@Au 284.79(66.7 %)286.29(18.54 %)287.25(5.75 %)291.01(1.92 %)

530.87(17.37 %)533.03(82.63 %)

367.56(59.97 %)373.06(40.03 %)

84.56(50.66 %)88.06(49.34 %)

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Distribucion de Tamanos

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Espectros RAMAN

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ACTIVIDAD FOTOCATALITICA

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Degradacion de NM

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Degradacion RB

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MS-ESI17

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MSI-ESI18

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CONCLUSIONES

• El OG con 24 de oxidacion demostro ser una buena superficie para an-clar nanopartıculas de plata y oro empleando para ello el metodo in situ,propiedad se le atribuye a los grupos oxigenados anclados a la superfi-cie de grafeno durante el proceso de oxidacion, los cuales actuan comonanoreactores capaces de anclarlas y estabilizarlas.

• El difractograma del nanocomposito dilucidan una estructura turbostatica(amorfa), y se considera que la funcionalizacion de las superficie del OG conlas NP son las responsables de un pico ancho que comprende desde 2θ=20-30 siendo menos parecidos al pico angosto de la estructura de grafito; elproceso de reduccion tambien deja algunas regiones mas organizadas quese ve reflejado en un corrimiento de la familia de planos 2θ (002) a valoresmas cercanos a la del grafito.

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CONCLUSIONES

• Los espectros de XPS muestran tipos de oxidos de Ag las cuales se en-cuentren unidas a la superficie del OG principalmente por las NP de Ag,siendo estas los nucleos que despues fueron recubiertas por una capa deAu.

• El uso de Ablacion Laser para la formacion de las NP permitio obtener es-tructuras semiesfericas polidispersas observadas por Microscopia Electroni-ca de Transmitancia (TEM), con el cual podemos observar tamanos infe-riores a 25 nm.

• Los espectros de EDS dejan claro la formacion de aleaciones de propor-ciones indeterminadas que posiblemente presenten estructura tipo nucleo-corteza, ademas de estructuras individuales de Ag y Au.

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CONCLUSIONES

• La espectroscopia Raman corrobora los resultados obtenidos por las tecni-cas de DRX, XPS y TEM-EDS con los reportados en otros estudios parananocompuestos con estructuras core-shell, estableciendo al metodo in situcomo el procedimiento mas adecuado para la funcionalizacion del OG.

• El nanocomposito presenta muy buena actividad fotodegradativa con lampa-ras de luz visible de potencias bajas como es el caso de los led de luz frıacomo es el caso de la luz del celular de 5.4 mW, con mejores resultadoscon el uso del iniciador de reaccion H2O2 a muy bajas proporciones (9 µl).

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CONCLUSIONES

• El metodo in situ permitio obtener un material con capacidades fotode-gradativas capaz de mineralizar colorantes con estructura tipo azo comoes el caso del Naranja de Metilo (anionico) y la Rodamina B (cationico)presentes en agua, en un tiempo total de 15 minutos para una relacion de1mg de nanocompuesto por 0,03 mg del colorante.

• El nanocomposito puede ser reutilizado con excelentes resultados por 5ciclos, sin realizar ningun tipo de limpieza o reactivacion; la perdida deactividad puede deberse a la perdida del nanocomposito entre ciclos.

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Recomendaciones

• Se recomienda probar diferentes matrices para encapsular elOGR@Ag@Au con el fin de que pueda ser de facil aplicacion paratratamientos a gran escala.

• Es recomendable realizar una caracterizacion minuto a minuto du-rante el proceso de foto-catalisis para establecer la ruta de minera-lizacion que se lleva a cabo.

• Se recomienda realizar nuevos ensayos con colorantes de diferentesestructuras, y realizar la caracterizacion de sus productos.

• Se recomienda probar su capacidad fotodegradativa en aguas deresiduales industriales por su alto grado de complejidad.

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Bibliografıa

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Bibliografıa

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