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Síntesis de particularistas magnéticas modificadas con TiO2 para la foto degradación de fenol en soluciones acuosas

Abstract

Las nanoparticulas magnéticas y de dióxido de titanio han sido objeto reciente de intensas investigaciones enfocadas en su síntesis, caracterización y funcionalización, lo cual ha permitido desarrollar aplicaciones ambientales que incluyen su uso como nano-bio sensores y la fotodegradación de contaminantes acuosos. Para ésta aplicación, estudiamos la encapsulación de nanopartículas de magnetita (Fe3O4) en una matriz de poli-siloxanos y su posterior modificación con una capa de nanopartículas de dióxido de titanio (TiO2), las cuales son sensibles para fotodegradación de fenol bajo irradiación UV. Las nanopartículas de magnetita fueron sintetizadas por el método de coprecipitación, obteniendo pequeños aglomerados con tamaño hidrodinámico de 46 nm, los cuales exhibieron una magnetización de saturación de 48 emu/g. Las nanopartículas de dióxido de titanio fueron obtenidas a partir de un proceso eco-amigable usando el extracto de la planta hierba limón como agente reductor. Estas nanopartículas presentaron de acuerdo a análisis de difracción de rayos-X, un tamaño cristalino de 19 ± 4 nm y un 96% de la fase cristalina anatasa. La capacidad de fotodegradación del nanocompuesto sintetizado se probó en suspensión a pH 3.0 en una solución acuosa de fenol preparada a 50 ppm con éste contaminante orgánico. Para estos experimentos, las nanoparticulas fueron adicionadas en concentraciones de 0.2, 0.5, y 1.0 g/L, y se expusieron durante 6 horas a radiación ultravioleta UV (=365 nm) con agitación mecanica a 100 rpm, obteniéndose hasta un 87% de fotodegradación del contaminante orgánico. Aprovechando la alta sensibilidad magnetica del nanomaterial evaluado, se probó la separación magnetica del nanocompuesto y su posterior reutilización, observándose un 25% de disminución de su capacidad fotocatalítica luego de 5 ciclos contínuos de fotodegradación. Lo cual indica la alta capacidad de fotodegradación del nanomaterial sintetizado.