SiO2 obtenida de cascarilla de arroz como potencial soporte de átomos aislados (SACs) de Fe y Fe-Cu para la oxidación catalítica de fenol
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Resumen
La presente investigación se centra en la exploración de metodologías de síntesis tipo SACs para obtener catalizadores de Fe y Fe-Cu derivados de sílice de cascarilla de arroz con cargas de fase activa entre 0.25 y 5%, con el objetivo de obtener catalizadores altamente dispersos, eficientes y estables. Se trabajaron tres estrategias de síntesis: impregnación con defectos de oxígeno, pirólisis por encapsulamiento con polímero y deposición – precipitación asistida por hidrólisis con urea. Las propiedades fisicoquímicas y estructurales de los materiales se evaluaron mediante un arsenal de técnicas de caracterización del estado sólido, que confirmaron una alta dispersión, sin descartar la presencia de especies aisladas de Fe(III) y Cu(II) en la superficie de la biosílice.
Los catalizadores se evaluaron en la reacción de oxidación del fenol (molécula modelo) con peróxido de hidrogeno, alcanzando conversiones del 100% y mineralizaciones superiores al 44% en 210 min. Los tres sistemas catalíticos más estables y eficientes obtenidos mediante las tres vías de síntesis se evaluaron en el tratamiento de aguas residuales producto de la parbolización del arroz, alcanzando una mineralización de 33% en el tiempo de reacción.
Estos resultados demuestran la viabilidad y sostenibilidad del aprovechamiento de la cascarilla de arroz como materia prima en la obtención de nuevos catalizadores heterogéneos, constituyendo así esta investigación en un aporte fundamental al conocimiento del estado sólido, y al avance de trabajos que contribuyan a la economía circular. (Texto tomado de la fuente)
Abstract
This research focuses on exploring SACs-type synthesis methodologies to obtain Fe and Fe-Cu catalysts derived from rice husk silica with active phase loads between 0.25 and 5%, with the aim obtaining highly dispersed, efficient, and stable catalysts. Three strategies were employed for synthesis: impregnation with oxygen defects, pyrolysis by polymer encapsulation, and urea-assisted deposition-precipitation. The physicochemical and structural properties of the materials were evaluated using an array of solid-state characterization techniques.
These techniques confirmed high dispersion, without ruling out the presence of isolated Fe(III) and Cu(II) species on the surface of the biosilica. Catalysts were evaluated in the oxidation reaction of phenol (model molecule) with hydrogen peroxide, achieving conversion of 100% and mineralization greater than 44% in 210 minutes. The three most stable and efficient catalytic systems obtained through the three synthesis routes were evaluated in the treatment from rice mill wastewater, with a maximum mineralization of 33% in the reaction time. These results demonstrate the viability and sustainability of using rice husk as a raw material in producing of new heterogeneous catalysts. Thus making this research a fundamental contribution to the knowledge of the solid state and to the advancement of work that contributes to the circular economy.
Descripción
ilustraciones a color, diagramas