Síntesis de compositos magnéticos a base de óxido de grafeno y grafeno químicamente reducido funcionalizados con nanopartículas de magnetita y su aplicación en la remoción de colorantes orgánicos y metales tóxicos disueltos en agua

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dc.contributor.advisorMejía Ospino, Enrique
dc.contributor.authorGómez Robayo, Iván Darío
dc.date.accessioned2023-04-05T11:24:13Z
dc.date.available2023
dc.date.available2023-04-05T11:24:13Z
dc.date.created2019
dc.date.issued2019
dc.description.abstractSe desarrolló una ruta sintética para la obtención de nanomateriales magnéticos a base de óxido de grafeno (GO) y grafeno químicamente reducido (rGO) funcionalizados con nanopartículas de magnetita (Fe3O4 NPs). El proceso global comprendió tres etapas generales: (i) la síntesis de óxidos de grafeno (GOs) con diferentes tiempos de oxidación empleando una variante del método de Hummers, (ii) la funcionalización in situ de los GOs con Fe3O4 NPs (vía hidrólisis oxidativa de Fe+2) para la obtención de los híbridos Fe3O4@GOs, variando la relación másica de sus precursores y, (iii) la reducción química con hidroxilamina de una fracción de los compositos previamente sintetizados para la obtención de los respectivos derivados (Fe3O4@rGOs). Los resultados obtenidos en los análisis de caracterización a través de técnicas espectroscópicas (DRX, UV-Vis, IR, Raman, XPS), microscopías de alta resolución (SEM, TEM), magnetometría, composición elemental de hierro y análisis de área superficial, permitieron conocer aspectos fundamentales de la composición, estructura y funcionalidad de los materiales obtenidos. Finalmente, se estudió la aplicación de los nanocompositos como adsorbentes de algunos colorantes y cationes metálicos en medio acuoso, correlacionando la información estructural obtenida en la etapa de caracterización con su funcionalidad en la remoción de estas especies químicas. Se seleccionaron los materiales con mayor capacidad de adsorción para cada contaminante modelo y se estudiaron aspectos fundamentales del proceso de adsorción empleando algunos modelos cinéticos y de isotermas. En el caso de los colorantes, también se exploró el empleo de los materiales seleccionados como catalizadores para efectuar procesos de degradación vía Fenton heterogéneo. La ruta sintética puede escalarse con relativa facilidad y la obtención masiva de este tipo de materiales puede considerarse económicamente viable. Adicionalmente, los resultados obtenidos permiten considerar la posibilidad de implementar algunos de los materiales sintetizados en procesos de remediación de aguas, teniendo en cuenta su desempeño y procesabilidad.
dc.description.abstractenglishA synthetic route was developed to obtain magnetic nanomaterials based on graphene oxide (GO) and chemically reduced graphene (rGO) functionalized with magnetite nanoparticles (Fe3O4 NPs). The overall process comprised three general stages: (i) synthesis of graphene oxides (GOs) with different oxidation times using a modified Hummers method, (ii) in situ functionalization of the GOs with Fe3O4 NPs (via oxidative hydrolysis of Fe+2) to obtain the Fe3O4@GOs composites, modifying the mass ratio of the reagents and, (iii) the chemical reduction with hydroxylamine of a fraction of the material previously synthesized to obtain the respective derivatives (Fe3O4@rGOs). The results obtained in the characterization analysis through spectroscopic techniques (XRD, UV-Vis, IR, Raman, XPS), high resolution microscopies (SEM, TEM), magnetometry, iron elemental composition and surface area analysis, provided information about the composition, structure and functionality of the materials obtained. Finally, the application of nanocomposites as adsorbent materials in aqueous medium was studied. Structural information was correlated with their functionality in the removal of metal cations and organic dyes. Materials with greater adsorption capacity for each model pollutant were selected and fundamental aspects of the adsorption process were studied through some kinetic and isothermal models. Finally, the catalytic activity of the nanocomposites in the degradation of the organic dyes via heterogeneous Fenton-like reaction was explored. The synthetic route can be scaled and the mass production of these materials is economically viable. Additionally, the results obtained allow us to consider the possibility of implementing some of the materials synthesized in water remediation processes, considering their performance and processability.
dc.description.degreelevelDoctorado
dc.description.degreenameDoctor en Química
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/12773
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ciencias
dc.publisher.programDoctorado en Química
dc.publisher.schoolEscuela de Química
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectGrafeno
dc.subjectÓxido De Grafeno
dc.subjectNanocompositos Magnéticos
dc.subjectAdsorción
dc.subjectDegradación Fenton
dc.subject.keywordGraphene
dc.subject.keywordGraphene Oxide
dc.subject.keywordMagnetic Nanocomposites
dc.subject.keywordAdsorption
dc.subject.keywordFenton-Like Reaction
dc.titleSíntesis de compositos magnéticos a base de óxido de grafeno y grafeno químicamente reducido funcionalizados con nanopartículas de magnetita y su aplicación en la remoción de colorantes orgánicos y metales tóxicos disueltos en agua
dc.title.englishSynthesis of graphene oxide and chemically reduced graphene functionalized with magnetite nanoparticles and their application in the removal of organic dyes and toxic metals in water
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Doctorado
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