Percarbonato de sodio activado por CoO/grafito: la adsorción interfacial mejorada facilita la degradación oxidativa...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química del medio ambiente
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• El tratamiento de aguas residuales requiere métodos eficientes y sostenibles para la eliminación de contaminantes.
• Los nanomateriales basados en óxido de cobalto ofrecen un potencial catalítico para la degradación de contaminantes.
• Los soportes de grafito pueden mejorar la estabilidad y el rendimiento de los materiales catalíticos.

Objetivo del estudio:

• Sintetizar y caracterizar un nuevo nanocompuesto de óxido de cobalto (CoO/Gr) con soporte de grafito.
• Investigar la eficiencia de CoO/Gr en la activación del percarbonato de sodio (SPC) para la eliminación del ácido naranja 7 (AO7).
• Aclarar el mecanismo catalítico y los factores que influyen en la degradación del AO7.

Principales métodos:

• Autoensamblaje supramolecular para la síntesis de CoO/Gr.
• Caracterización de la morfología y estructura del nanocompuesto.
• Experimentos por lotes para evaluar la eficiencia de la eliminación de AO7 en diversas condiciones.
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) y espectroscopia de resonancia de espín de electrones (ESR) para estudios mecanicistas.

Principales resultados:

• Se sintetizó con éxito el nanocompuesto CoO / Gr con morfología de nanocables.
• Eliminación eficiente de AO7 (> 90%) obtenida mediante CoO/Gr y SPC, con adsorción y catálisis sinérgicas.
• Amplia aplicabilidad del pH (3-12) y tolerancia a los aniones comunes, aunque el ácido húmico y el fosfato mostraron inhibición.
• DFT reveló interacciones beneficiosas entre el metal y π que mejoran el transporte de electrones; la eliminación de radicales confirmó el papel de · OH, CO₃^·-, O_{2^·-, y ¹O2, con CO3·- y O2 siendo dominantes.}
• Se ha demostrado una eliminación de COD del 80% en aguas residuales reales.

Conclusiones:

• El nanocompuesto CoO/Gr es un catalizador muy eficaz para la degradación del AO7 a través de la activación del SPC.
• El material presenta un excelente rendimiento y estabilidad en diversas condiciones.
• Los hallazgos ofrecen información sobre los mecanismos catalíticos y proporcionan una solución potencial para los desafíos de tratamiento de aguas residuales, haciendo referencia a reacciones similares a las de Fenton.