Síntesis de nanopartículas CU-AG sobre titanio como cátodo para la reducción electroquímica de nitrato en soluciones acuosas

• Autores: Yenny M. Allcca-Castillo, Denis Ricardo Martins de Godoi, Victor R. Jauja Ccana, Carlos M. Sánchez-Sánchez, Adolfo La Rosa Toro Gómez
• Localización: Revista de la Sociedad Química del Perú, ISSN-e 2309-8740, ISSN 1810-634X, Vol. 89, Nº. 2, 2023, págs. 153-168
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Synthesis of CU-AG nanoparticles on titanium as cathode to the electrochemical reduction of nitrate for aqueous solutions
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    RESUMEN La contaminación por nitrato constituye una seria problemática medioambiental y de salud humana. En este estudio, se investigó la Reducción Electroquímica de Nitrato (REN) mediante el desarrollo de nuevos cátodos basados en nanopartículas de Cu-Ag recubiertas sobre Titanio (Cu-Ag /Ti). Las nanopartículas se sintetizaron utilizando la técnica de desplazamiento galvánico y se caracterizaron mediante espectroscopía UV- Vis y dispersión de luz dinámica (DLS). La preparación del cátodo consistió en recubrir con las nanopartículas una placa de titanio pretratado y se caracterizó mediante microscopía electrónica de barrido de emisión de campo (FE-SEM), espectroscopía de energía dispersiva (EDS) y medidas electroquímicas. Las imágenes FE-SEM mostraron partículas esféricas de tamaño menores ≤ 100 nm, con indicios de estabilidad después de 40 horas de reacción. La composición atómica determinada por EDS fue de 6/1 (Cu/Ag). La caracterización electroquímica mostró una mayor electrocatálisis en el cátodo propuesto evaluado en solución de 100 mg L-1 NO3-N + 0,03 M Na2SO4, contraelectrodo IrOx/Ti, electrodo de referencia Ag/AgCl (3 M). Mediante cronopotenciometría con densidad de corriente 20 mA cm-2 durante 5 horas, se compararon los cátodos: placa de Titanio (Ti), nanopartículas de Cu sobre Titanio (Cu/Ti) y Cu-Ag /Ti-N2. La REN evaluada con Ti, Cu/Ti, Cu-Ag /Ti (N1 y N2) a 40 mA cm-2, reactor de 1-celda de 50 mL por 3,5 horas se obtuvo una reducción de %NO3-N en 22,62, 28,28, 38,58 y 47,61% respectivamente.

  • English

    ABSTRACT Nitrate pollution poses a significant challenge to both the environment and human health. This study focuses on exploring the electrochemical reduction of nitrate (ERN) has been studied using new cathodes based on Cu-Ag nanoparticles coated onto titanium (Cu-Ag /Ti). The nanoparticles were synthesized by galvanic displacement technique. These were characterized by DLS, UV-Vis analysis. For its use as a cathode, pretreated titanium plates were coated with Cu-Ag nanoparticles. These cathodes were characterized by FE-SEM, EDS analysis and electrochemical measurements. The FE-SEM imagery revealed spherical shapes with an averages size of ≤ 100nm, displaying signs of stability even after 40 hours of reaction. The EDS analysis indicated an atomic composition ratio of 6/1 (Cu/Ag). Electrochemical characterization demonstrated superior electrocatalysis in the proposed cathode evaluated in solution of 100mg L-1 NO3-N + 0,03 M Na2SO4 as a supporting electrolyte, IrOx/Ti as counter electrode and Ag/AgCl (3 M) as reference electrode. By chronopotentiometry was compared Ti, Cu/Ti, Cu-Ag /Ti (N1 y N2) with a current density 20 mA cm-2 over 5 hours of reaction to. REN 1-cell reactor with 40 mA cm-2 by Ti, Cu-Ag /Ti (N1 y N2) cathodes for 3,5 hours was 22, 62, 28, 28, 38, 58 and 47, 61 reduced %NO3-N respectively.