Estudio de las propiedades fotocatalíticas de nanopartículas de ZnO-ZrO2 en la degradación de contaminantes orgánicos

Abstract

En el presente trabajo de investigación se prepararon materiales de óxido de zirconio con diferentes porcentajes mol de ZnO, a pH ácido y alcalino, empleando como método de síntesis el proceso sol-gel. La cantidad de ZnO adicionado se varió en 13, 25, 50 y 75% mol, con la finalidad de analizar el efecto del ZnO en la actividad fotocatalítica del ZrO2. Los materiales se caracterizados por técnicas espectroscópicas (Espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier, Espectroscopía de energía dispersiva, Espectroscopía ultravioleta-visible por reflectancia difusa), texturales y estructurales (Fisisorción de nitrógeno, Difracción de rayos x), térmicas (Análisis termogravimétrico), y morfológicas (Microscopía electrónica de barrido de emisión de campo y Microscopía electrónica de transmisión), con el propósito de poder determinar el efecto del ZnO sobre las propiedades fisicoquímicas del ZrO2. La evaluación de la actividad fotocatalítica y capacidad de mineralización de los materiales, se llevó a cabo por medio de la fotocatálisis heterogénea y el análisis de carbono orgánico total, respectivamente. Para la evaluación de la actividad fotocatalítica se empleó una lámpara ultravioleta con espectro de radiación similar a la luz solar ( = 365 nm) y de baja intensidad (90 W/m2). La sustancia recalcitrante de prueba fue el fenol; que es un compuesto químico orgánico que se encuentra en los cuerpos de agua como resultado de su alto uso industrial, farmacéutico y agroquímico. El estudio demostró que la principal ventaja de usar los óxidos ZnO-ZrO2 para la degradación fotocatalítica del fenol, fue el grado de mineralización, ya que el compuesto ZnO-ZrO2 con 75% mol a pH ácido, superó la mineralización alcanzada por el ZnO puro en un periodo de irradiación de 2 horas.