julio 6, 2022

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El compuesto mejora la descomposición fotocatalítica de las bacterias.

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La aplicación de fotocatalizadores impulsados ​​al tratamiento de aguas residuales ha despertado interés como un enfoque viable y a largo plazo. Un artículo publicado en la revista investigación ambiental Discutir la síntesis hidrotermal de BiOBr/compuesto de punto cuántico de carbono (CQD) y su aplicación en la descomposición de bacterias de aguas residuales.

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​​​​​​estancia: Descomposición catalítica eficiente de ciprofloxacina naciente bajo irradiación de luz visible utilizando un compuesto BiOBr/Carbon Quantum Dot/saponite. Haber de imagen: Irina Kozorog/Shutterstock.com

Estímulos de luz bidimensionales (2D)

Dado que utiliza la luz solar como fuente de energía, la fotocatálisis es una opción viable para la recuperación de energía sostenible. Debido a su gran superficie y fuerte absorción de luz, los fotocatalizadores 2D han ganado popularidad.

Los fotocatalizadores 2D dan como resultado una amplia superficie de contacto con otras formas de catalizador comunes. Los oxihalogenuros de bismuto 2D se utilizan como fotocatalizadores en el tratamiento de aguas residuales naturales debido a sus excelentes propiedades catalíticas y flexibilidad de producción.

Límites y modificaciones de BiOBr

Con su pequeña banda prohibida de energía, BiOBr es un excelente fotocatalizador que también se puede obtener bajo la luz solar visible. Sin embargo, debido a la fuerte dispersión de carga inducida por la luz, la utilidad real del BiOBr puro es limitada. Se revelan varias modificaciones de BiOBr, que incluyen análisis de estabilidad, relleno de componentes y diseños de estructuras heterogéneas que mejoran la dispersión del portador de carga.

El dopaje de los fotocatalizadores BiOBr con átomos de zinc redujo la dispersión de los portadores de carga generados por la luz, y la muestra llena exhibió una dispersión de agua fotocatalítica visible y una degradación del tinte natural. Además, se ha informado que un fotocatalizador de BiOBr in situ mejora la actividad de varias drogas en agua contaminada.

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El uso de semiconductores junto con nanomateriales y materiales de carbono puede mejorar la eficiencia de la fotocatálisis al tiempo que aborda las deficiencias del uso de catalizadores en su forma pura o aislada. Los nanomateriales pueden formar uniones en la interfaz de las nanopartículas metálicas semiconductoras, lo que permite que las partículas viajen en la dirección deseada.

Fotocatalizadores Z-Scheme

Según el esquema Z, los fotocatalizadores, que se fabrican mediante la fusión lógica entre dos semiconductores de banda prohibida angosta, pueden caracterizar de manera efectiva a los portadores fotoinducidos mientras mantienen fuertes propiedades redox y un espectro de absorción de luz solar más amplio.

Los compuestos del esquema Z tienen una estructura y canales de transferencia de carga similares a los fotocatalizadores intermitentes heterogéneos. Sin embargo, el método de retransmisión de cargas es distintivo porque la secuencia de movimiento del portador de carga con un diagrama Z imita la letra «Z».

CQD’s y sus usos en nanocompuestos

Las manchas cuánticas coloidales también se utilizan como fotocatalizadores o inductores en fotocatalizadores. Cuando se exponen a la radiación ultravioleta, las manchas cuánticas coloidales pueden aceptar electrones, lo que limita los grupos portadores de carga.

Los puntos cuánticos coloidales son materiales económicos que tienen un alto grado de luminiscencia, durabilidad y resistencia, lo que lleva a su uso en aplicaciones como catalizadores debido a su alta capacidad de exhibición y retención de transferencia de carga.

Por otro lado, la agregación de partículas de puntos cuánticos coloidales debilitó su reflectividad. Los minerales arcillosos pueden ser un sustrato atractivo para los puntos cuánticos coloidales debido a su ancho de banda prohibida, inercia química, alta densidad de capacitancia y posible forma bidimensional.

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Se examinó la actividad fotocatalítica de los compuestos producidos hacia la descomposición de la ciprofloxacina (CIP) y luego se comparó con la del BiOBr puro, que se usa ampliamente para tratar infecciones causadas por bacterias.

Resultados importantes del estudio

El enfoque hidrotermal se ha utilizado para sintetizar con éxito puntos cuánticos coloidales.[email protected] El material con un rendimiento sobresaliente de separación de carga, absorción de luz visible y eficiencia fotocatalítica.

Se lograron resultados óptimos con CQD/Clay (IS) @BiOBr-50, con el doble de rendimiento fotocatalítico en comparación con la forma pura de BiOBr.

Se encontró que el rendimiento fotocatalítico de estos materiales se ve afectado por diferentes técnicas de producción de arcilla/puntos cuánticos coloidales. En comparación con otros fotocatalizadores informados anteriormente, CQDs/Clay (IS)@BiOBr-50 tuvo la mayor eficiencia en la disociación catalítica CIP.

La adición de arcillas y blobs cuánticos coloidales a estos compuestos genera una interferencia heterogénea entre las arcillas/blobs cuánticos coloidales y BiOBr, lo que mejora la transferencia y separación de carga, lo que conduce a un aumento en el rendimiento de la descomposición fotocatalítica CIP.

enchufe principal

La saponita sirve como base para la correcta distribución de BiOBr y puntos cuánticos coloidales bidimensionales, además de ayudar a reducir la recombinación de carga fotogenerada en el material, lo que conduce a una mayor destrucción fotocatalítica, en el caso de la radiación de luz visible, de CIP.

Cuando se prueba contra bacteria coli, los productos fotoestimulados tenían menor biotoxicidad que los de la solución CIP inicial. Este artículo presenta un enfoque novedoso para la fabricación y el diseño de materiales arcillosos de alta resistencia con diseño de hoyos que se pueden usar como fotocatalizadores para aguas residuales cuando se exponen a la luz visible.

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referencia

Chosham, C., Sikar, K.; y otros. (2022). Degradación catalítica eficiente de ciprofloxacina naciente bajo luz visible. investigación ambiental. Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.envres.2022.113635

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