Nitruros de carbono modificados y soportados como fotocatalizadores activables por luz en el espectro solar para el tratamiento de aguas residuales contaminadas con antibióticos

Abstract

La contaminación del agua por contaminantes emergentes ha impulsado la necesidad de desarrollar nuevos fotocatalizadores. Las nanopartículas de nitruro de carbono constituyen un material modelo, sin embrago, este material por sí solo presenta limitaciones. Para superar estas limitaciones se han diseñado estrategias que consideran la modificación con metales, como el hierro. En este contexto se sintetizaron partículas de nitruros de carbono con y sin ácido (CN acid y CN, respectivamente) a partir de la calcinación de la urea. Seguidamente se sintetizaron CN por calcinación modificados con Fe (II) (CNFe(II) C) y Fe (III) (CNFe(III) C). Finalmente, se modificaron los CN aplicando el método de impregnación con las sales de hierro anteriormente usadas (CNFe(II) I y CNFe(III) I). Los mismos se caracterizaron mediante espectroscopia IR-ATR y RAMAN observando picos caracteristicos de los CN. Se realizaron medidas de fotoluminiscencia en suspensiones acuosas obteniendo matrices de emisión y excitación (EEM), así como también los decaimientos utilizando excitación con nanoLEDs. Se realizaron medidas de los espectros reflectancia difusa (DRS) de los sólidos, así como también de absorción UV-Vis de las suspensiones acuosas. A partir de los espectros, se estimaron las energías de banda prohibida. Cada uno de los catalizadores se realizaron medidas de Potencial Zeta, conductividad y movilidad electroforética de las partículas en suspensión acuosa. La cristalinidad en la estructura de las partículas sintetizadas se analizó a partir de los espectros generados por la medida de difracción de rayos X (DRX). El tamaño y forma se aproximó a partir de medidas de microscopia electrónica de transmisión (TEM), mientras que, el área superficial de los catalizadores seleccionados con mayor eficiencia fotocatalítica fue medida a partir de las isotermas de adsorción y desorción de nitrógeno analizadas mediante el modelo BET. Se evaluaron las propiedades magnéticas de los materiales a través medidas en un magnetómetro de muestra vibrante (VSM). Se realizaron medidas de espectrometría de fotoelectrones inducidos por rayos X (XPS).Las propiedades fotocatalíticas de cada material se evaluaron a través ensayos de irradiación con naranja de metilo (MO) como contaminante modelo. En todos los casos se tomaron muestras periódicamente y la espectroscopía UV-visible fue utilizada para realizar el seguimiento de la concentración en función del tiempo de irradiación. A partir de los resultados obtenidos se seleccionó el material con mayor eficiencia fotocatalítica para realizar ensayos con inhibidores específicos que permiten tener más información del comportamiento y la formación de las especies reactivas generadas. Adicionalmente se realizaron ensayos de irradiación en presencia de agua oxigenada (H2O2) y catalasa. Se realizaron ensayos fotocatalíticos con ciprofloxacina (CIP), el seguimiento de la degradación fue mediante cromatografía líquida de alta resolución (HPLC).