Estudio del comportamiento fotodegradativo de nanocompuestos de hule natural/arcilla/dióxido de titanio sobre azul de metileno

Abstract

En el presente trabajo se describe el comportamiento fotodegradativo de nanocompuestos de hule natural/arcilla/dióxido de titanio (HN/C30B/TiO2) con 1, 5, 7 y 9 % de TiO2 sobre azul de metileno (AM). El estudio se divide en dos partes, la primera consiste en la irradiación de los nanocompuestos dentro de una solución de AM, con una lámpara de luz ultravioleta (UV) de 254 nm de longitud de onda. La segunda parte consiste en el estudio de envejecimiento tanto de los nanocompuestos como de los nanocompuestos impregnados con AM, utilizando una cámara de envejecimiento acelerado con lámparas de 340 nm y adecuado con un sistema de condensación de agua. En la primera parte, el tiempo de irradiación de las soluciones de AM fue de 1 a 5 horas, analizando las muestras cada hora por espectrofotometría ultravioleta-visible (UV-Vis), mientras que los sólidos fueron analizados por espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y análisis termogravimétrico (TGA). En el segundo estudio las muestras se sometieron a envejecimiento acelerado durante 1, 5, 10, 15 y 25 horas. Las muestras expuestas fueron analizadas por microscopía electrónica de barrido (SEM), microscopía electrónica de barrido con módulo de transmisión (STEM), estereosmicroscopía, FTIR y TGA. Los resultados mostraron actividad fotodegradativa en la solución de AM desde la primera hora de irradiación al utilizar el nanocompuesto con 9 % de TiO2. No obstante, las muestras con 7 % de TiO2 también mostraron actividad fotodegradativa de AM, aunque, estas muestras fueron preparadas de manera distinta (placas comprimidas manualmente). En el caso del envejecimiento acelerado, los resultados obtenidos por SEM, STEM y por el estereomicroscopio mostraron degradación de los nanocompuestos desde la primera hora de envejecimiento. Los resultados de FTIR mostraron una evolución de grupos carbonilo en todos los casos, preferentemente con el 9 % de TiO2. Formación de huecos y fisuras fueron formados por el efecto de la fotodegradación causado por las nanopartículas de TiO2 y por los ciclos de irradiación-condensación de la cámara de envejecimiento. Las micrografías confirmaron la buena inmovilización de las nanopartículas de TiO2 sobre la arcilla y la dispersión de ambos en la matriz de hule natural. Este resultado además, confirma la degradación de los materiales observados. Adicionalmente, el análisis térmico mostró cambios importante en la pérdida de peso, predominantemente en el nanocompuesto con 9 % de TiO2. El presente trabajo muestra que el contenido de TiO2 en los nanocompuestos, así como la dispersión nanométrica son factores clave para incrementar la eficiencia de estos materiales como fotodegradadores de pigmentos contaminantes. Además, la capacidad de fotodegradar al polímero puede tener la conveniencia de no afectar el medio ambiente después de su vida útil.