Un nuevo método para hacer el material utilizado para limpiar las aguas residuales hace que el proceso de producción sea más ecológico y 20 veces más rápido. En un estudio publicado en Materiales aplicados hoy , los investigadores muestran cómo el uso de microondas puede reducir la temperatura y la presión necesarias para fabricar fotocatalizadores.
Alimentado con luz solar, materiales como dióxido de titanio TiO 2 y vanadato de bismuto BiVO 4 se utilizan para limpiar las aguas residuales, descomponer los tintes e incluso matar bacterias en vendajes transparentes.A pesar de ser considerados 'verdes', los procesos tradicionalmente utilizados para fabricar estos materiales requieren mucha energía.
Ahora, los investigadores de la Universidad de Chiang Mai y el Centro Nacional de Nanotecnología en Tailandia, y la Universidad de Wollongong en Australia, han ideado un método de un solo paso utilizando microondas para hacer BiVO 4 nanopartículas que no requieren altas temperaturas y presiones. Esto, dicen los investigadores, hace que el material sea verdaderamente ecológico y reducirá los costos y el tiempo de producción.
"Estos materiales tienen una amplia gama de aplicaciones, pero se ha hecho poco para mejorar la forma en que los hacemos", dijo el Dr. Jun Chen, uno de los autores del nuevo estudio de la Universidad de Wollongong, Australia ".La gente dice que los fotocatalizadores son verdes, pero a veces la forma en que generamos estos materiales no es realmente eficiente en energía ".
Tradicionalmente, BiVO 4 se realiza utilizando un método hidrotermal que requiere alta presión y alta temperatura. Esto requiere mucha energía y puede tomar alrededor de seis horas. El proceso involucra varias fases cristalinas, que determinan la estructura del material, el tamaño y la forma delnanopartículas. Con el método tradicional, estas fases no se pueden controlar, por lo que se debe agregar un proceso adicional al final de la producción para ordenar las partículas. Esto implica altas temperaturas de alrededor de 500 grados centígrados, lo que cuesta aún más energía.
Las microondas a veces se utilizan para apoyar el enfoque hidrotermal tradicional, para mejorar la pureza y la estructura del material final. El nuevo método utiliza microondas directas puras para hacer BiVO 4 , por lo que no requiere alta temperatura y presión, o un proceso adicional para mejorar el material.
El nuevo método es un proceso simplificado de un solo paso que se lleva a cabo a 60-90 grados Celsius, lo que lo hace industrialmente viable y más seguro. También es mucho más rápido: en comparación con las 6 horas estándar, el nuevo método lleva solo 16 minutos.
Además, el BiVO 4 las nanopartículas hechas con el nuevo proceso son puras y uniformes en forma y tamaño. El equipo ajustó el pH, la temperatura y los tiempos de reacción para controlar la fase de producción cristalina. Esto significaba que podían controlar la forma y el tamaño de las nanopartículas, sin elnecesidad de un proceso adicional.
El equipo probó qué tan bien el material puede descomponer un tinte llamado Rhodamine B RhB. Descubrieron que sus materiales son altamente fotocatalíticos y funcionan tan bien como BiVO 4 hecho usando métodos tradicionales
"Nos sorprendió tanto que no muchas personas se están enfocando en esta área, solo unos pocos estudios se han realizado utilizando microondas", dijo el Dr. Chen. "Esperamos que este trabajo sea de considerable interés para los científicos de materiales que quieranEmplear tecnología verde para simplificar el proceso de síntesis de materiales de cristal inorgánico ".
Los investigadores ahora esperan extender el método para sintetizar otros óxidos metálicos y compuestos relacionados.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Elsevier . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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