{"id":77882,"date":"2018-05-21T15:10:14","date_gmt":"2018-05-21T14:10:14","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/tecnologia_polvos\/?p=77882"},"modified":"2018-05-22T15:29:45","modified_gmt":"2018-05-22T14:29:45","slug":"fotocatalizadores-semiconductores-basados-en-nanoestructuras-hibridas-de-oxidos-metalicos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/tecnologia_polvos\/2018\/05\/21\/77882","title":{"rendered":"Fotocatalizadores semiconductores basados en nanoestructuras h\u00edbridas de \u00f3xidos met\u00e1licos"},"content":{"rendered":"

En los \u00faltimos a\u00f1os, el entorno natural se ha visto dram\u00e1ticamente afectado por los desarrollos industriales. Los contaminantes org\u00e1nicos, como el principal tipo de contaminantes ambientales, han causado en gran medida la contaminaci\u00f3n de diferentes fuentes de agua. Con el fin de hacer frente a los contaminantes y desinfectar las aguas, se han llevado a cabo numerosos estudios fundamentados en rutas eficaces y baratas basadas en nanopart\u00edculas inorg\u00e1nicas empleando la t\u00e9cnica de fotocat\u00e1lisis. Para esta t\u00e9cnica se vienen utilizando, entre otros, semiconductores como el \u00f3xido de titanio (TiO2) y el \u00f3xido de zinc (ZnO). Este \u00faltimo genera gran inter\u00e9s cient\u00edfico debido a sus extraordinarias propiedades (\u00f3pticas, el\u00e9ctricas, mec\u00e1nicas, etc.), baja toxicidad, elevada disponibilidad en la naturaleza y a su bajo coste, se presenta como un adecuado sustituto frente al primero. Adem\u00e1s, el ZnO es un material semiconductor, tipo \u201cn\u201d, con demostradas propiedades fotocatal\u00edticas. <\/p>\n

El problema que presentan estos fotocatalizadores es que no se pueden recuperar. Por ello, un tema de investigaci\u00f3n muy interesante en el campo de la fotocat\u00e1lisis es el desarrollo de manera efectiva de fotocatalizadores reutilizables magn\u00e9ticamente. En este contexto, un desaf\u00edo restante consiste en recuperar de forma sencilla y rentable los fotocatalizadores de la disoluci\u00f3n. Convencionalmente, mediante centrifugaci\u00f3n o filtraci\u00f3n, las part\u00edculas suspendidas se separan de la suspensi\u00f3n despu\u00e9s de la reacci\u00f3n. Sin embargo, esto implica un procedimiento muy costoso y, por tanto, el coste de la aplicaci\u00f3n industrial aumenta.

\"Figura<\/a>
Figura 1. Micrograf\u00eda realizada por TEM de la nanoestructura h\u00edbrida \u03b3-Fe2O3-ZnO.<\/figcaption><\/figure><\/p>\n

Una estrategia conveniente para la eliminaci\u00f3n r\u00e1pida y eficiente de los fotocatalizadores de un gran volumen de agua residual es aplicar un im\u00e1n externo. La separaci\u00f3n magn\u00e9tica previene la p\u00e9rdida de fotocatalizadores y, por lo tanto, aumenta la posible reutilizaci\u00f3n fotocatal\u00edtica. Entre los materiales m\u00e1s apropiados est\u00e1n los \u00f3xidos de hierro, especialmente la maghemita (\u03b3-Fe2O3) y magnetita (Fe3O4). Estos componentes magn\u00e9ticos, no solo mejoran la recuperaci\u00f3n separaci\u00f3n de los fotocatal\u00edzadores, sino que adem\u00e1s pueden proporcionar alguna mejora sin\u00e9rgica de la actividad fotocatal\u00edtica de los mismos. <\/p>\n

La l\u00ednea central de investigaci\u00f3n desarrollada entre la Universidad Carlos III de Madrid e IMDEA Nanociencia se centra en la s\u00edntesis y caracterizaci\u00f3n de nanoestructuras h\u00edbridas de \u00f3xidos de hierro con \u00f3xidos de zinc mediante co-precipitaci\u00f3n, descomposici\u00f3n t\u00e9rmica y m\u00e9todo solvot\u00e9rmico. El procedimiento de s\u00edntesis sugerido es sencillo, eficaz en el tiempo y alivia la necesidad del uso de operaciones complejas. Adem\u00e1s, la s\u00edntesis de las nanoestructuras de \u00f3xido met\u00e1lico se puede llevar a cabo a temperatura ambiente, mientras que los tensioactivos que rodean a las part\u00edculas en la soluci\u00f3n pueden ser f\u00e1cilmente eliminados. Por lo tanto, desde la perspectiva de la energ\u00eda y el tiempo, la estrategia sugerida puede proporcionar un procedimiento eficiente. Adem\u00e1s, dicha ruta de preparaci\u00f3n se puede utilizar para la formaci\u00f3n de las nanopart\u00edculas catal\u00edticas muy finas, que son altamente eficientes para aplicaciones fotocatal\u00edticas. En la Figura 1 puede verse una micrograf\u00eda en TEM del sistema h\u00edbrido \u03b3-Fe2O3-ZnO.<\/p>\n

Como es conocido, diferentes colorantes sint\u00e9ticos e industriales provocan problemas ambientales graves debido a su toxicidad, estabilidad y alta resistencia frente a la degradaci\u00f3n aer\u00f3bica. En este contexto, el colorante org\u00e1nico azul de metileno cati\u00f3nico se considera como una forma de contaminante en disoluciones acuosas. Por ello, empleando las nanoestructuras h\u00edbridas de \u03b3-Fe2O3-ZnO bajo irradiaci\u00f3n de luz UV-vis se eval\u00faa la degradaci\u00f3n fotocatal\u00edtica de dicho contaminante. Adem\u00e1s, una revisi\u00f3n de la literatura muestra que, para conseguir una degradaci\u00f3n del contaminante m\u00e1s eficaz, se requiere no s\u00f3lo un dise\u00f1o del compuesto semiconductor acoplado sobre las estructuras de banda de sus componentes; sino tambi\u00e9n otros par\u00e1metros diferentes tales como la cristalinidad, el tama\u00f1o de part\u00edcula, la distribuci\u00f3n y el contenido de carga de los componentes activos. Tambi\u00e9n se ha estudiado la posibilidad de reutilizar los sistemas h\u00edbridos \u03b3-Fe2O3-ZnO, separ\u00e1ndolos del medio magn\u00e9ticamente para, a continuaci\u00f3n, volver a emplearlos como fotocatalizadores hasta tres veces consecutivas en reacciones independientes.
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\"Figura<\/a>
Figura 2. A la izquierda, la gr\u00e1fica de la disminuci\u00f3n de la absorbancia con el tiempo y a la derecha las al\u00edcuotas donde se puede observar esa degradaci\u00f3n de color desde azul a incoloro.<\/figcaption><\/figure><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

En los \u00faltimos a\u00f1os, el entorno natural se ha visto dram\u00e1ticamente afectado por los desarrollos industriales. Los contaminantes org\u00e1nicos, como el principal tipo de contaminantes ambientales, han causado en gran medida la contaminaci\u00f3n de diferentes fuentes de agua. Con el fin de hacer frente a los contaminantes y desinfectar las aguas, se han llevado a cabo numerosos estudios fundamentados en rutas eficaces y baratas basadas en nanopart\u00edculas inorg\u00e1nicas empleando la t\u00e9cnica de fotocat\u00e1lisis. Para esta t\u00e9cnica se vienen utilizando, entre otros, semiconductores como el \u00f3xido de titanio (TiO2) y el \u00f3xido de zinc (ZnO). Este \u00faltimo genera gran inter\u00e9s cient\u00edfico\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":78,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[1],"tags":[33064,33065],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/tecnologia_polvos\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/77882"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/tecnologia_polvos\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/tecnologia_polvos\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/tecnologia_polvos\/wp-json\/wp\/v2\/users\/78"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/tecnologia_polvos\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=77882"}],"version-history":[{"count":18,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/tecnologia_polvos\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/77882\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":77905,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/tecnologia_polvos\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/77882\/revisions\/77905"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/tecnologia_polvos\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=77882"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/tecnologia_polvos\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=77882"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/tecnologia_polvos\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=77882"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}