Notícias

Jul 09, 2023

Dopagem com enxofre sintonizável em nanoestruturas de CuFe2O4 para a eliminação seletiva de corantes orgânicos da água

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 6306 (2023) Citar este artigo 1102 Acessos 6 Citações 3 Detalhes de métricas altmétricas Neste trabalho, fotocatalisadores de ferritas de cobre dopadas com enxofre (S-CuFe2O4)

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 6306 (2023) Citar este artigo

1102 Acessos

6 citações

3 Altmétrico

Detalhes das métricas

Neste trabalho, fotocatalisadores de ferritas de cobre dopadas com enxofre (S-CuFe2O4) foram sintetizados com sucesso pela primeira vez usando o método hidrotérmico fácil. Os fotocatalisadores sintetizados foram caracterizados através de técnicas de XRD, Raman, TGA, FT-IR, UV-Vis-DRS, SEM, EDX e PL. Os resultados revelaram que a dopagem com enxofre é uma alternativa adequada que causa tensão nas redes à medida que os ânions substituem o oxigênio das nanoestruturas de CuFe2O4. Devido aos dopantes de enxofre, os fotocatalisadores são capazes de capturar e transferir eficientemente as cargas fotoinduzidas, o que suprime prontamente a recombinação de cargas. Um espectrofotômetro UV-Vis foi utilizado para monitorar a degradação de corantes orgânicos tóxicos seletivos (RhB, CR, MO e CV) em meio aquoso. Os resultados da degradação do corante fornecem evidências do desempenho surpreendentemente superior do S-CuFe2O4 em relação ao CuFe2O4 puro. Com base em suas eficiências, este trabalho pode ser considerado um excelente candidato para a ciência da fotocatálise.

A poluição da água é um dos problemas ambientais mais graves do mundo. A industrialização produz águas residuais que contêm uma variedade de poluentes nocivos1. Os poluentes mais prevalentes são os corantes orgânicos sintéticos, que são amplamente utilizados em diversas indústrias e representam graves ameaças ao ambiente aquático2. Os corantes azo amplamente utilizados nas indústrias têxteis são comprovadamente cancerígenos e matam as células do fígado3. Da mesma forma, o laranja de metila (MO) e o violeta cristal (CV) são corantes azo aniônicos tóxicos e solúveis em água, com estruturas químicas complexas que causam irritações gastrointestinais, respiratórias e cutâneas. O vermelho Congo (CR) é um corante azo cancerígeno, mutagênico e causador de problemas reprodutivos4. Rodamina B (RhB) é um corante de fluoresceína que causa irritação na pele e nos olhos e é tóxico se ingerido. Esses corantes fluoresceínicos são extremamente citotóxicos para tecidos de mamíferos e causam alterações morfológicas e genéticas5,6. Assim, a água poluída está a tornar-se um desafio, especialmente para as comunidades urbanas situadas perto de zonas industriais. Portanto, é crucial remover estes corantes das águas residuais utilizando uma abordagem económica7,8.

Várias estratégias foram desenvolvidas para a degradação de corantes em águas contaminadas. Adsorção, deposição eletroquímica, reações redox e tratamento biológico são exemplos desses métodos9,10. Porém, devido à toxicidade inerente, produção de poluentes secundários e alto custo dessas abordagens, esses métodos se mostraram ineficazes11. Mais pesquisas são obrigatórias para desenvolver materiais econômicos, estáveis ​​e livres de riscos para resolver essas questões. A degradação fotocatalítica de corantes é um processo de baixo custo, versátil e eficiente em termos energéticos que decompõe corantes orgânicos em água usando luz e um catalisador . Para tanto, têm sido utilizados diversos óxidos metálicos, sulfetos, pontos quânticos, nanopartículas de metais nobres, polímeros, materiais híbridos dopados com metais e não metais, materiais à base de grafeno, nanoclusters de ouro e ferritas de metais de transição14,15,16,17,18. ,19,20,21,22,23,24. Dentre estes, os nanomateriais de ferritas de metais de transição apresentam baixo custo, alta estabilidade química, grande área superficial, capacidade de reutilização e propriedades catalíticas .

Para aplicações de degradação de corantes, foi relatado que várias ferritas, incluindo ferritas de espinélio, são usadas como catalisadores . Assim, as ferritas de espinélio são da classe de compostos do tipo M2 + M23 + O4 que têm atraído grande atenção para estudos de degradação de corantes . A fórmula típica para ferritas de espinélio é MFe2O4, onde M = Zn, Mn, Ni, Cu, etc. A composição e estrutura das ferritas influenciam sua capacidade de adsorver substâncias, que depende de sua morfologia e estrutura cristalina inerente . CuFe2O4 é um material do tipo espinélio com banda estreita estreita, estabilidade fotoquímica e atividade de luz visível . Além disso, sua baixa toxicidade, custo-benefício, versatilidade e reciclabilidade tornam-no um catalisador atraente para aplicações de purificação de água30,31. Vários métodos têm sido relatados para sintetizar microestruturas de ferritas de espinélio, como sol-gel, foto, bem como eletrodeposição, reação no estado sólido, método hidrotérmico e coprecipitação . O método hidrotérmico é preferido devido à versatilidade, uniformidade, pureza e facilidade de síntese33.