Escuela de Nanoespectroscopia 2023

Escuela de Nano Espectroscopia 2023

"Obtención de materiales híbridos multifuncionales (P3HB-NPs magnéticas) a partir de nanoestructuras de Co3O4 y CoFe2O4" Lan Jade Bernal Sánchez Dra. América Rosalba Vázquez Olmos Grupo Académico de Sistemas Híbridos y Nanoespectroscopía

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Introducción

Todo es cuestión de escala ....

"La investigación en nanomateriales debe superar el problema de la escalabilidad si se quiere tener un impacto tangible en el mundo real".

A matter of scale. Nature Nanotechnology 11, 733–733. (2016)

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Justificación

¿Y si se desean aplicar?

Coloides

Generalmente, cuando fabricamos nanomateriales, los obtenemos en forma de...

Materiales Híbridos

Combinación sinérgica de componentes orgánicos e inorgánicos en una escala molecular o nanométrica

Polvos

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Objetivo

Objetivo General

Obtener películas de materiales híbridos formados por un biopolímero; Poli-3-hidroxibutirato (P3HB) y nanopartículas (NPs) de Co3O4 y CoFe2O4 con aplicaciones potenciales en la fotodegradación de contaminantes en aguas residuales.

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Materiales

Materiales Híbridos

Fase Inorgánica

Fase Orgánica

Co3O4 (NPs)

incorporación

CoFe2O4 (NPs)

P3HB

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Metodología

Síntesis de Co3O4 (NPs) empleando mecanoquímica

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Resultados

Co3O4 NPs

Patrón de difracción de rayos X.

Espectro Raman

Espectro FTIR

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Metodología

Síntesis de CoFe2O4 (NPs) empleando mecanoquímica

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Resultados

CoFe2O4 NPs

Patrón de difracción de rayos X

Espectro FTIR

Espectro Raman

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Metodología y Resultados

Películas P3HB

Fabricación de los materiales híbridos (Método de solvent casting)

D=4 cm

Películas híbridas

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Resultados

Materiales Híbridos

(Sistema Co3O4 NPs + P3HB)

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Resultados

Materiales Híbridos

(Sistema CoFe2O4 NPs + P3HB)

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Resultados

Curva de histéresis de CoFe2O4 NPs y de la película híbrida P3HB@CoFe2O4 al 30% w

Nanotecnología aplicada a la remediación ambiental

PREVENCIÓN

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Aplicado en

TRATAMIENTO

Nanoremediación

LIMPIEZA

Remoción de contaminantes en agua residuales

Aplicación nanotecnología

Tipos de contaminantes en el agua

FÍSICOS

• Nanomateriales como sensores para determinar la calidad del agua.
• Nanomateriales como materiales adsorbentes.
• Nanopartículas para fotocatálisis.

QUÍMICOS

¡Muchas gracias!

BIOLÓGICOS

TRATAMIENTO

Planta de tratamiento de agua residual

FOTOCATÁLISIS

La absorción de luz del material catalizador debe tener un band gap lo suficientemente grande como para proporcionar electrones energéticos (Eg ≥1.2 eV, típicamente >2.0 eV). Al mismo tiempo, el semiconductor debe tener un band gap lo suficientemente pequeño como para permitir una absorción de energía solar visible (Eg ≤3.0 eV).

Puga Martínez FR. Nanomateriales con propiedades fotocatalíticas mejoradas para tratamientos de purificación de aguas. 2022.

Contaminación por colorantes en agua residuales

100,000 colorantes disponibles en el mercado

Naranja de Metilo

Colorantes Azoicos

FARMACEÚTICA

700,000 toneladas son manufacturados anualmente en el mundo

FARMACÉUTICA

60-70 % de los colorantes producidos son

COSMÉTICA

TEXTIL

NARANJA DE METILO

10- 15 mg/L

¡¡Tóxico!!

Bernal, Luis A., et al. "Remoción del colorante compuesto naranja remazol de aguas residuales generadas en la industria textil." Avances en Ciencias e Ingeniería 8.3 (2017): 51-57.

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Resultados

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Resultados

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Conclusiones

Se sintetizaron NPs de Co3O4 y CoFe2O4 empleando un método libre de solventes como es la mecanoquímica, obteniendo tamaños promedio de cristalita de entre 17 ± 2.6 nm y 22 ± 1.34 nm, respectivamente.

Se fabricaron películas híbridas multifuncionales (biodegradables, magnéticas, material adsorbente) empleando un biopolímero como fue el P3HB.

Las NPs Co3O4 y CoFe2O4 , así como las películas híbridas P3HB@Co3O4 y P3HB@CoFe2O4 demostraron tener actividad fotocatalítica logrando degradar de forma eficiente Naranja de Metilo.

¡Gracias por su atención!

lanjadebernal@gmail.com