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“Green Photocalysts” es un volumen editado que incluye la contribución de los investigadores del Núcleo CSC Paola Santander y Héctor Mansilla en un capítulo sobre el uso de óxido de grafeno reducido en fotocatálisis.
La publicación de la editorial Springer Nature incluye una detallada descripción de diversos catalizadores que pueden ser usados para la remediación de aguas residuales, incluyendo información sobre su diseño, fabricación y mecanismos de funcionamiento que puede ser útil para el desarrollo de nuevos fotocatalizadores basados en óxido de grafeno reducido más eficientes y con menores costos de producción.
La Dra. Paola Santander junto con el Dr. Héctor Mansilla, investigadores del Núcleo Milenio en Procesos Catalíticos hacia la Química Sustentable (CSC), son co-autores de uno de los diez capítulos del libro. El capítulo titulado “Reduced Graphene Oxide-Based Photocatalysis” aborda la actividad fotocatalítica de materiales semiconductores acoplados a óxido de grafeno reducido (rGO), principalmente nanocompósitos binarios, ternarios y cuaternarios.
El rGO, explica la Dra. Santander, “es un material muy versátil que en sí mismo posee una buena conductividad eléctrica, es muy estable y con una gran capacidad de adsorción de contaminantes. Cuando el rGO se combina con semiconductores, se promueve una transferencia de carga más eficiente y disminuye el proceso de recombinación del par electrón-hueco, logrando mejorar la eficiencia fotocatalítica del semiconductor”.
Los investigadores determinaron el rendimiento fotocatalítico de los nanocompuestos, midiendo a través de radiación UV la velocidad de descomposición de contaminantes orgánicos, incluidos colorantes de la industria textil y desechos farmacéuticos.
Los resultados obtenidos permitieron demostrar que “la combinación de rGO con diferentes tipos de fotocatalizadores (TiO2, ZnO2, WO3, CuS, etc.) dopados o no con metales y no-metales (Ag, Ni, Pd, etc.), disminuye el ancho de la banda prohibida (band gap), lo que incrementa la actividad del catalizador bajo luz visible”, detalló la Dra. Santander, quien además señaló que dichos resultados permiten suponer que se podría reemplazar la luz artificial por energía solar, disminuyendo considerablemente el costo energético del proceso.
La Dra. Santander destacó también que el rGO “es fácil de sintetizar y disminuye la fotocorrosión del semiconductor, lo que es un gran problema de muchos fotocatalizadores. Si a esto le sumamos que se promueve una transferencia de carga más eficiente y disminuye el proceso de recombinación del par electrón-hueco, obtenemos fotocatalizadores altamente eficientes que potencialmente podrían usar irradiación solar como fuente de energía, lo que se traduciría en procesos con menor impacto ambiental”.
Los investigadores del Núcleo Milenio CSC colaboraron en este trabajo junto al Dr. Jorge Yañez y el Dr. Ranganathen Suresh de la Facultad de Ciencias Químicas y el Dr.Ramalinga Magalaraja, de la Facultad de Ingeniería y la Unidad de Desarrollo Tecnológico de la Universidad de Concepción (UdeC).
Actualmente la Dra. Santander, quien forma parte del equipo del Laboratorio de Carbono y Catálisis (CarboCat) dirigido por el Dr. Alejandro Karelovic en la UdeC, está investigando la transformación de furfural a anhídrido maleico en estado gaseoso y flujo continuo por medio de oxidación parcial. El furfural es un compuesto químico que se obtiene a partir de desechos de la industria agrícola y el anhídrido maleico es una materia prima de alto valor comercial que actualmente se usa para la fabricación de una gran cantidad de productos cosméticos, farmacéuticos y resinas, entre otros, a través de la combustión de butano que es un hidrocarburo. A partir de esta investigación se busca generar el conocimiento para obtener esta materia prima de alto valor comercial a partir de un producto de biomasa y por una ruta sintética con menor impacto ambiental.
Información: Ana María Abraham, periodista Núcleo Milenio CSC Santiago.