Síntesis de nanopartículas de BIVO4 por el método de combustión usando polvo de cáscara de naranja como combustible y su estudio en la degradación fotocatalítica de azul de metileno

Abstract

En este estudio, se sintetizaron partículas de BiVO4 mediante el método de combustión utilizando polvo de cáscara de naranja como combustible a diferentes porcentajes que van desde los 0.5 gramos hasta los 5 gramos, para la degradación fotocatalítica de azul de metileno (MB). La novedad de este trabajo no solo radica en el uso de biomasa como combustible, sino en que los fitoquímicos presentes en la cáscara de naranja actúan como agentes estabilizadores y acomplejantes para la formación de la fase ternaria, evitando así el uso de ácido nítrico necesario para disolver el nitrato de bismuto en un método convencional de combustión. Los patrones de difracción de rayos X (DRX) mostraron que la cáscara de naranja promueve la formación de la fase ternaria (fases Dreyerita, Clinovisbanita y Bi7VO13), los análisis por Raman y XPS confirmaron la formación de la fase BiVO4, además de la presencia de algunos grupos funcionales característicos de los fitoquímicos de la cáscara de naranja. Mediante el estudio de UV-Vis el ancho de banda de energía prohibida que se obtuvo fue de alrededor de 2.4 eV, que es el valor típico reportado. El aumento de la cantidad de naranja reduce la cristalinidad y promueve el aumento en los defectos estructurales (medido como deformación). Durante los experimentos de degradación fotocatalítica de azul de metileno, se observó una gran remoción por adsorción cercana al 50 % para las muestras sintetizadas con una mayor cantidad de cascara de naranja. El uso de secuestrador de especies radicales mostró que los huecos son las especies químicas reactivas más relevantes que promueven la degradación de AM por fotocatálisis. El aumento de la dosis de catalizador mejoró la eliminación, pero principalmente por adsorción. El mejor rendimiento fotocatalítico utilizando cáscara de naranja como combustible se logró con la muestra de BiVO4 sintetizada con 3 gramos de polvo de cáscara de naranja, que eliminó todo el AM después de 90 minutos de exposición bajo luz LED de 150 W.