Remoción electrocatalítica de iones nitrato sobre nano espumas de cobre sintetizadas electroquímicamente con plantilla dinámica de hidrógeno
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Date
2019
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Publisher
Universidad Industrial de Santander
Abstract
La alta concentración de iones nitrato en aguas es uno de los problemas de contaminación y salud humana más importantes en el mundo, por ello es necesario el desarrollo de mejores técnicas para eliminarlo. La reducción electroquímica es uno de los métodos más atractivos para este propósito, el cobre por sus características electrocatalíticas y alta disponibilidad es el material de electrodo más prometedor para este propósito. Actualmente un reto para desarrollar una tecnología electroquímica es el desarrollo de materiales de electrodo que, por un lado, tengan una alta área superficial y por el otro, tengan características estructurales (por ejemplo, planos cristalinos preferenciales) que contribuyan a aumentar la reducción catalítica de iones nitrato. En esta investigación se realizó ingeniería de materiales nanoestructurados a través de la modificación del mecanismo de electrodeposición del material electrocatalítico por adición de aditivos a soluciones ácidas de cobre(II), con el fin de modificar las características estructurales de 5 nanoespumas metálicas, usando la reacción de evolución de hidrógeno como plantilla dinámica para obtener distintas estructuras. Las nanoespumas de cobre sintetizadas fueron caracterizadas por microscopía electrónica barrido de emisión de campo, la cual mostró que se obtuvieron estructuras 3D con porosidad micro y nanométrica con morfologías que van desde dendritas, poliedros hasta cubos con orientaciones cristalográficas bien determinadas. El mecanismo que llevó a la obtención de estas estructuras fue estudiado por voltamperometría. A partir de estudios voltamperométricos se eligió el material de electrodo con las mejores propiedades electrocatalíticas, y se evaluó en la eliminación de iones nitrato por espectroscopía UV-vis. Los resultados de la macroelectrólisis mostraron que, sobre la nanoespuma obtenida a partir de una solución 0,4 M CuSO4 en 1,5 M H2SO4 adicionando 10 mM NaCl (densidad de corriente: -3,0 A/cm2), la remoción de nitrato se triplicó con respecto a una lámina de Cu de la misma área geométrica, convirtiendo a este en un material prometedor para la eliminación de este contaminante.
Description
Keywords
Nanoespuma metálica, Electrocatalizador, Descontaminación de agua, Nitrato