Nanopartículas de óxido de cobre : Síntesis, caracterización y estudio preliminar de su capacidad de remoción de azul de metileno en solución acuosa

Abstract

El presente trabajo de investigación se enfocó en la síntesis y caracterización de nanopartículas de óxido de cobre. Realizándose posteriormente un estudio preliminar sobre el efecto del CuO en la remoción de tintas orgánicas presentes en el agua, específicamente el colorante azul de metileno. Los polvos cerámicos de óxido de cobre se obtuvieron mediante un proceso químico denominado complejo polimérico (pechini) modificado. Las nanopartículas de óxido de CuO (CuO-NPs) obtenidas, se caracterizaron fisicoquímicamente utilizando las técnicas de: análisis térmico (ATD/TG), espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia UV-Vis, difracción de Rayos X (DRX), porosidad y microscopia electrónica de barrido. Los resultados de estas técnicas de caracterización indicaron que para obtener el óxido de cobre II, es suficiente tratar el polvo precalcinado a una temperatura de 400°C. Asimismo, se logró observar que, para la resina del sistema de cobre tratada a 300 °C, ya hay presencia óxido de cobre II. En estudios más detallados se identificó también que las nanopartículas obtenidas presentan una morfología irregular y muestran una gran aglomeración. Además, lográndose determinar el tamaño de cristal de las nanopartículas de CuO el cual fue de aproximadamente 11,69 nm. Una vez obtenidas las nanopartículas de óxido de cobre, se prosiguió con el estudio de la capacidad de remoción y/o degradación de las nanopartículas de óxido de cobre sintetizadas sobre azul de metileno. Para ello, se utilizó espectroscopia UV-visible, considerando la variación de la intensidad de la banda característica de mayor absorción del azul de metileno (664.5 nm), la cual se correlacionó con el cambio de la concentración del colorante en la solución. Para este estudio se consideraron diferentes condiciones de pH del sistema, siendo el más eficiente en la remoción (~38.43%), cuando el medio se encontraba a un pH básico. Además, se pudo identificar que el proceso de adsorción, fisisorción y quimisorción, fue el más relevante por lo que, principalmente, las moléculas de azul de metileno se adhirieron a la superficie del óxido de cobre sintetizado, sin embargo, después de analizar con espectroscopia infrarroja el sedimento, se pudo concluir que también pueden ocurrir algunas reacciones químicas entre estas moléculas y las CuO-NPs. A pesar de dicha interacción, las nanopartículas de óxido de cobre no son afectadas estructuralmente durante el ensayo.