¿ Como afectan Ias propiedades de las nanoparticulas de oxido de hierro a la reduccion electroquimica del nitrato en el agua?
Résumé
El nitrate es uno de los contaminantes mas habituales del agua potable. El nitrate en
elevadas concentraciones es peligroso para la salud humana, pudiendo causar cancer e incluse
llevando a la muerte. La reducci6n electroqufmica es una tecnologfa emergente que puede reducir
selectivamente el nitrate a gas nitr6geno o generar
selectivamente amonio come producto de valor afiadido [1]. Sin embargo, la busqueda de materiales
electrocatalfticos alternatives al Pt juega el papel mas relevante para garantizar la
competitividad de estas tecnologfas desde puntos de vista econ6micos y de sustentabilidad. Este es
el case de los materiales basados en carbone, estafio o hierro [2]. El uso de nanomateriales
perrnite enaltecer la actividad electrocatalftica y la selectividad debido a propiedades unicas en
la nanc-escala.
El presente trabajo se enfoca en la reducci6n electroqufmica de nitrate con nanomateriales basados
en 6xido de hierro (Fe304). Estos materiales semicondutores tienen una superficie funcionalizable
ademas de presentar superparamagnetismo en la nanoescala. Diferentes combinaciones de tamafios y
funcionalizaci6n superficial de las nanopartfculas pueden no solo afectar a la cinética de
reducci6n por la diferente afinidad con nitrate en soluci6n, si no también modular la selectividad
del producto final. En este contexte, el tamafio de las nanopartfculas en los electrodes podrfa
tener un efecto en la cinética de reacci6n y, por otro lado, los grupos funcionales pueden tener un
papel fundamental en la selectividad del producto final.
Resultados preliminares demuestran que las nanopartfculas de 500 nm de 6xido de
hierro funcionalizadas con âcido carboxflico (Fe304@COOH, 500nm) remueven el 90% de nitrate y
perrniten una evoluci6n de 53% de gas nitr6geno, mientras que las nanopartfculas no
funcionalizadas del mismo tamafio (Fe304, 500nm) tienen una remoci6n de nitrate similar (85%),
pero apenas se logra aproximadamente 40% de selectividad para nitr6geno. Cabe destacar ademas, que
estos materiales pueden superar la actividad catalftica de platine con un incremente en la
constante de reducci6n de hasta 3 veces. Estos nuevos electro-catalizadores poco explorados pueden
ser una de las claves para la translaci6n de estas tecnologfas emergentes.