Nanocompósito Fe₃O₄@G para la remoción de Rodamina B mediante adsorción y degradación foto-Fenton asistida por luz solar
Mejía Santillán, Mirian Esther; Pariona Mendoza, Nicolaza; Ramirez Muñoz, Anyi; Martínez Enríquez, Arturo Isaías
Mejía Santillán, Mirian Esther1,2; Pariona Mendoza, Nicolaza3; Ramirez Muñoz, Anyi1,4,5; Martínez Enríquez, Arturo Isaías6 1 Departamento de Investigación y Estudios Multidisciplinarios, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, Av Instituto Politécnico Nacional 2508, San Pedro Zacatenco, Gustavo A. Madero, 07360 Ciudad de México, México 2 Facultad de Ciencias Físicas, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Lima, Perú 3 Red de Estudios Moleculares Avanzados, Instituto de Ecología A.C., Carretera Antigua a Coatepec 351, El Haya, 91073 Xalapa, Veracruz, México 4 Grupo de investigación Materiales con Impacto (Mat&mpac), Facultad de Ciencias Básicas, Universidad de Medellín, Carrera 87 No. 30-65, 050026 Medellín, Colombia 5 Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, Laboratorio Nacional de Proyección Térmica (CENAPROT), Libramiento Norponiente 2000 Fracc. Real de Juriquilla, 76230 Querétaro, México 6 Cinvestav Unidad Saltillo, Ramos Arizpe, Coahuila 25900, México
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Abstract
La contaminación de los recursos hídricos por compuestos orgánicos persistentes representa un importante desafío ambiental, lo que ha impulsado el desarrollo de materiales multifuncionales capaces de combinar procesos de adsorción y degradación catalítica. En este trabajo se sintetizó un nanocompósito de magnetita/grafeno (Fe₃O₄@G) mediante un enfoque químico acuoso sencillo, ecológico y económico, y se evaluó su potencial para la remoción y degradación de Rodamina B (RhB) en solución acuosa. El material combina las propiedades adsorbentes y conductoras del grafeno con la actividad redox y las propiedades magnéticas de las nanopartículas de Fe₃O₄, lo que favorece su aplicación en procesos avanzados de tratamiento de agua. La formación del nanocompósito fue confirmada mediante difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de transmisión (MET), microscopía electrónica de barrido acoplada a espectroscopía de dispersión de energía (MEB-EDS) y espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS). Las imágenes de MET revelaron nanopartículas de Fe₃O₄ con tamaños inferiores a 100 nm, bien distribuidas y ancladas a las nanoplaquetas de grafeno, lo que confirma la formación de una arquitectura híbrida. El nanocompósito presentó, además, una eficiente separación magnética, lo que facilitó su recuperación de la solución. Su desempeño en la remoción de RhB fue posteriormente evaluado mediante una etapa inicial de adsorción, seguida de su degradación oxidativa empleando el Fe₃O₄@G como catalizador heterogéneo en un proceso foto-Fenton asistido por H₂O₂ y luz solar. El sistema mostró una eliminación rápida y eficiente de RhB, con una degradación cercana al 100 % en 15–30 min. Los ensayos de desorción permitieron distinguir la contribución de la adsorción frente a la degradación oxidativa del colorante. Estos resultados posicionan al Fe₃O₄@G como un material multifuncional y magnéticamente recuperable con potencial para el desarrollo de procesos sostenibles de tratamiento de aguas contaminadas.
Keywords: Nanocompósito; Rodamina B; degradación foto-Fenton.