Síntesis de nanopartículas metálicas de Ce y Zr soportadas sobre nanotubos de carbono y su aplicación en la adsorción de colorantes sintéticos

Abstract

Synthetic dyes are extensively used as coloring agents in textile, paper, pharmaceutical and food industries. Water contamination with these synthetic dyes is a serious environmental problem. In this work we evaluate the adsorption capabilities of ceria and zirconia nanoparticles deposited on multiwalled carbon nanotubes as an alternative to the adsorption of dyes. For the synthesis of the metal nanoparticles, metal nitrates were used as metal sources, dioctil sodium sulfosuccinate (AOT) was used as surfactant and NaBH4 was used as a reducing agent. The synthesis was performed at 120°C, 10 minutes and 600 W. Carbon nanotubes multiwalled were synthesized by the spray pyrolysis method using alpha-pinene as a carbon source and ferrocene as catalyst. CNTs were purified and functionalized by a conventional acid treatment. The materials produced were characterized by transmission electron microscope of high resolution (HR-TEM), Raman spectroscopy, thermal gravimetric analysis (TGA) and X-ray diffraction (XRD). The dyes used in this study were acid blue 9 and basic blue 9. The adsorption studies were carried out using UV-Vis spectroscopy. It was found that carbon nanotubes with ceria and zirconia nanoparticles have a greater adsorption capacity compared to functionalized CNTs.

Los colorantes sintéticos se utilizan ampliamente como agentes colorantes en la industria textil, papelera, farmacéutica y alimentaria. La contaminación del agua con estos colorantes sintéticos representa un grave problema ambiental. En este trabajo se evalúa la capacidad de adsorción de nanopartículas de ceria y circonia depositadas sobre nanotubos de carbono (NTC) como una alternativa a la adsorción de los colorantes. Para la síntesis de las nanopartículas metálicas se utilizan como precursores los nitratos correspondientes, se utilizó dioctil sulfosuccinato de sodio (AOT) como agente tensoactivo y borohidruro de sodio (NaBH4) como agente reductor. Los nanotubos de carbono de pared múltiple fueron sintetizados por el método de rocío pirolítico utilizando alfa-pineno como fuente de carbono y ferroceno como catalizador. Los NTC se purificaron y funcionalizaron mediante un tratamiento ácido convencional. Los materiales producidos se caracterizaron mediante microscopía electrónica de alta resolución (HRTEM), espectroscopía Raman, análisis termogravimétrico (TGA) y difracción de rayos X (XRD). Los colorantes utilizados en este estudio fueron: el azul ácido 9 y azul básico 9. Se llevaron a cabo los estudios de adsorción utilizando espectroscopia UV –Vis. Se encontró que los nanotubos de carbono con nanopartículas de ceria y circonia presentan una mayor capacidad de adsorción en comparación con los NTC funcionalizados.