Catalizadores mixtos de Co-Mn y Cu-Mn para la reacción de degradación del anranjado de metilo

MARIANA DENNEHY; MARIANA ALVAREZ; ELISA PANNUNZIO MINER; ALEJANDRA S. DIEZ

Mar del Plata

Congreso; X Reunión de la Asociación Argentina de Cristalografía; 2014

Asociación Argentina de Cristalografía

Actualmente existe un gran interés en el estudio de los óxidos mixtos de manganeso, en los que el manganeso puede presentar diversos estados de oxidación y números de coordinación; tal es el caso de sólidos como perovskitas, espinelas, o pirocloros. Estas manganitas presentan propiedades eléctricas y magnéticas que varían significativamente en función del estado de valencias mixtas del manganeso [1-3]. Por ejemplo, pueden llegar a presentar una magnetorresistencia colosal, ferromagnetismo, entre otras propiedades. En parte, la complejidad de estos compuestos se debe a la variabilidad de las posiciones del metal acompañante y del Mn en las subredes cristalinas. Ambos cationes pueden ocupar sitios tetraédricos y octaédricos dentro de un empaquetamiento cúbico compacto de oxígenos en la estructura de la espinela. Entre los diferentes métodos de obtención de óxidos mixtos, la síntesis por combustión es un método de preparación muy utilizado. Consiste en producir una reacción fuertemente exotérmica entre los reactivos para producir una llama debida a la combustión espontánea, la que originará el producto deseado o su precursor finamente dividido [4]. El objetivo del presente trabajo es obtener los materiales CoMn2O4 y CuMn2O4 por medio de la síntesis por combustión o síntesis por auto propagación, y la posterior evaluación de los mismos como catalizadores para reacciones de degradación de colorantes azo. Las muestras de CoMn2O4 y CuMn2O4 se caracterizaron por Difracción de Rayos X (DRX), Absorción Atómica (AA), Microscopia Electrónica de Barrido (MEB), espectroscopía vibracional (FTIR y Raman). Los resultados de AA y los estudios de DRX de los óxidos mixtos obtenidos mostraron que ambos compuestos presentan una estructura tipo espinela. Los catalizadores así caracterizados se testearon en la reacción de degradación oxidativa de anaranjado de metilo (AM), utilizando como agente oxidante persulfato de potasio. La reacción se llevó a cabo en batch, empleando agua como solvente. La eficiencia del proceso propuesto fue evaluada monitoreando la concentración de anaranjado de metilo en la solución. Esta se determinó midiendo la intensidad de absorción a λmax = 506 nm, utilizando un espectrofotómetro UV/Visible. En las soluciones de anaranjado de metilo se agregó el catalizador (50 mg) y K2S2O8 sólido (30 mg), ajustando el pH inicial a 3 con H2SO4. Las muestras, tomadas a intervalos regulares de tiempo, fueron filtradas antes de la lectura. Todas las experiencias se desarrollaron a 30±1 °C. Los dos óxidos sintetizados resultaron altamente efectivos para la decoloración del AM, lográndose con ambas muestras una degradación del colorante azo superior al 90% a los 10 minutos de reacción. El porcentaje de decoloración para el mismo sistema de reacción probado sin catalizador, a ese tiempo de reacción, es de 5%. Referencias: [1] Wickham, D. G., Solid-phase equilibria in the system NiO-Mn2O3-O2. J. Inorg. Nucl. Chem., 1964, 26, 1369. [2] Boucher, B. P., Buhl, R. and Perrin, M., Etude cristallographique du manganite spinelle cubique NiMn2O4 par diffraction de neutron. Acta Cryst. B, 1969, 25, 2326. [3] Boucher, B., Buhl, R. and Perrin, M., Structures Magnetiques et etude des proprietes Magnetiques des Spinelle cubiques NiMn2O4. J. Phys. Chem. Solids, 1970, 31, 363. [4] Rao, C. N. R. ?Chemical Approaches to the Synthesis of Inorganic Materials?. Wiley Easterm Limited, 1993