Investigação de boro

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 9497 (2023) Citar este artigo

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A natureza não biodegradável dos resíduos emitidos pelo setor agrícola e industrial contamina as reservas de água doce. A fabricação de fotocatalisadores heterogêneos altamente eficazes e de baixo custo é crucial para o tratamento sustentável de águas residuais. O presente estudo de pesquisa visa construir um novo fotocatalisador usando um método hidrotérmico assistido por ultrassom fácil. Sulfetos metálicos e materiais de suporte de carbono dopado funcionam bem para fabricar sistemas híbridos ativos de luz solar que aproveitam de forma eficiente a energia verde e são ecologicamente corretos. O nanocompósito de sulfeto de cobre suportado por óxido de grafeno dopado com boro foi sintetizado hidrotermicamente e avaliado quanto à degradação fotocatalítica assistida pela luz solar do corante azul de metileno. O BGO / CuS foi caracterizado através de diversas técnicas, como espectroscopia SEM-EDS, XRD, XPS, FTIR, BET, PL e UV-Vis DRS. O bandgap de BGO-CuS foi de 2,51 eV, conforme avaliado através do método tauc plot. A maior degradação do corante foi obtida em condições ótimas de pH = 8, concentração de catalisador (20 mg/100 mL para BGO-CuS), dose oxidante (10 mM para BGO-CuS) e tempo ideal de irradiação foi de 60 min. O novo nanocompósito dopado com boro degradou efetivamente o azul de metileno em até 95% sob a luz solar. Buracos e radicais hidroxila foram as principais espécies reativas. A metodologia de superfície de resposta foi usada para analisar a interação entre vários parâmetros interagentes para remover efetivamente o corante azul de metileno.

A água sempre foi uma das características mais importantes e diversas de todas as formas de vida, e a contaminação dos recursos hídricos é um problema que exige uma consideração cuidadosa1. Os efluentes industriais, incluindo vários factores como pesticidas, herbicidas, corantes e poluentes orgânicos, são uma fonte significativa de poluição da água2. Uma quantidade trivial destes poluentes pode impactar significativamente o ecossistema e pode impactar as mudanças climáticas. Diferentes substâncias químicas são utilizadas em processos de tingimento e em diversas unidades industriais, liberando efluentes, incluindo produtos químicos e corantes coloridos, não biodegradáveis ​​e parcialmente perigosos3,4. Estas águas residuais são um dos principais contribuintes para as emissões de metano (cerca de 10%), levando ao aumento da temperatura e causando o aquecimento global. Por isso, as águas residuais também devem ser limpas antes de serem lançadas nos rios para causarem o menor dano ambiental5,6. Entre as principais causas da poluição da água estão os produtos químicos não biodegradáveis ​​e os corantes solúveis7.

A sobrepopulação, o aumento da procura de alimentos e o aumento da industrialização são as principais razões para a poluição das águas residuais8,9. A ameaça de contaminação da água cresce a cada dia. A contaminação da água é uma preocupação nas nações subdesenvolvidas, com a maior parte da água do país em lagos e rios contaminada10,11. Muitas comunidades rurais em todo o mundo enfrentam o duplo desafio da escassez de água e da poluição da água por poluentes microbiológicos e químicos12,13. Os efluentes industriais são gerados principalmente na indústria têxtil, onde grandes volumes de água são utilizados em cada etapa de inúmeras operações, especialmente durante o tingimento.

Segundo a Organização das Nações Unidas (ONU), metade da população dos países em desenvolvimento sofre de problemas de saúde causados ​​por água potável contaminada microbiologicamente ou quimicamente14. A principal preocupação é a limpeza microbiológica da água consumível em geral. As doenças transmitidas pela água matam 5 milhões de pessoas anualmente. O consumo humano de água doce foi reduzido para 0,01%, com a superfície terrestre tendo apenas 3% de reservas de água doce. O crescimento populacional aumentou as necessidades de água doce. À medida que o crescimento populacional acelera, haverá uma grave escassez de água doce para uma vida sustentável15.

Processos avançados de oxidação (AOPs) são usados ​​em instalações de tratamento de água para eliminar patógenos e contaminantes microorgânicos causadores de doenças. (AOPs) são consideradas técnicas de ponta. A primeira sugestão para empregar POAs para filtração de água potável foi feita em 1980. Mais tarde, os cientistas começaram a vê-los como um potencial tratamento oxidante para diferentes tipos de águas residuais16,17. Mas todo método tem seus méritos e deméritos. A fotocatálise semicondutora heterogênea é uma técnica verde ecologicamente correta que utiliza a luz solar como fonte potencial para a ativação de materiais semicondutores para degradação de poluentes . Os poluentes presentes na água objeto do tratamento são mineralizados e, em algumas circunstâncias, removidos quimicamente em consequência das interações entre todos os radicais e da produção de outras espécies reativas, como o superóxido e o H2O2. Quando agentes oxidantes (como radicais hidroxila são gerados localmente. AOPs são usados ​​como métodos terciários, eles geram radicais hidroxila instáveis ​​que se degradam rapidamente. A fotocatálise heterogênea emprega óxidos e sulfetos de metais semicondutores. Esses materiais produzem pares elétron-buraco assim que são expostos à luz ultravioleta ou à irradiação solar. Mas, esses portadores de carga se recombinam rapidamente e limitam sua eficiência 19. Para aumentar a fotoeficiência desses sulfetos metálicos, eles são acoplados ou imobilizados com materiais de suporte à base de carbono. Este desenvolvimento de uma nova interface ajuda no desenvolvimento de novos sistemas baseados em suporte ativo da luz solar para tratamento de águas residuais20,21.