Degradación fotocatalítica de lignina mediante estructuras de {ZnO-N, CdS-N}/OG impurificadas mediante un plasma de nitrógeno

Abstract

Focused on the need to provide means to degrade lignocellulosic derivatives and based on the potential of CdS and ZnO compounds that can be used for that purpose; In the present work, the production of highly efficient CdS-N/GO and ZnO-N/GO compounds is reported. The synthesized compounds were used in a photocatalytic process to study the degradation of lignin and methylene blue (MB) molecules under UV and visible (Vis) energy irradiation. The relevance of this work consists in the study of the nitrogen doping of the CdS and ZnO compounds using a discharge system to generate nitrogen plasma and in the incorporation of graphene oxide (GO) as a catalytic support. The GO was prepared by a variation of the Hummers method and the synthesis of the ZnO and CdS compounds were prepared by microwave heating assisted hydrothermal synthesis. The properties of the compounds were determined by XRD, EDS, SEM, XPS, UV-Vis spectroscopy, Raman spectroscopy and FTIR spectroscopy. The degradation was monitored using absorption spectra. The percentage of degradation of MB under UV energy irradiation using the CdS-N/GO and ZnO-N/GO compounds reached 100% degradation in 30 min of irradiation. Under Vis energy irradiation, 100% degradation was achieved in 40 min. The degradation of lignin using UV energy as the irradiation source reached more than 90% in 90 min. Under Vis energy irradiation the removal was 90% approximately in 90 min. Furthermore, the supported compounds showed stability after performing several reaction cycles. The improved efficiency of the CdS-N/GO and ZnO-N/GO systems is attributed to the extended response to the energy absorption regime and the synergistic effect between the CdS-N, ZnO-N particles and GO.

basado en el potencial de los compuestos de CdS y ZnO que se pueden usar para ese propósito; en el presente trabajo se reporta la producción de compuestos CdS-N/OG y ZnO-N/OG altamente eficientes. Los compuestos sintetizados se utilizaron en un proceso fotocatalítico para estudiar la degradación de las moléculas de lignina y azul de metileno (AM) bajo irradiación de energía UV y visible (Vis). La relevancia de este trabajo consiste en el estudio de la impurificación con nitrógeno de los compuesto CdS y ZnO utilizando un sistema de descarga para generar plasma de nitrógeno y en la incorporación de óxido de grafeno (OG) como soporte catalítico. El OG se preparó mediante una variación del método Hummers y la síntesis de los compuestos de ZnO y CdS se prepararon mediante síntesis hidrotérmica asistida por calentamiento de microondas. Las propiedades de los compuestos se determinaron mediante DRX, EDS, MEB, XPS, espectroscopía UV-Vis, espectroscopía Raman y espectroscopía FTIR. El seguimiento de las degradaciones se realizó mediante espectros de absorción. El porcentaje de degradación de AM bajo irradiación de energía UV utilizando los compuestos de CdS-N/OG y ZnO-N/OG alcanzaron el 100% de degradación en 30 min de irradiación. Bajo irradiación de energía Vis, el 100% de degradación se alcanzó en 40 min. La degradación de lignina utilizando energía UV como fuente de irradiación alcanzó más del 90% en 90 min. Bajo irradiación de energía Vis la remoción fue del 90% aproximadamente en 90 min. Además, los compuestos soportados mostraron estabilidad después de realizar varios ciclos de reacción. La eficiencia mejorada de los sistemas CdS-N/OG y ZnO-N/OG es atribuida a la respuesta extendida al régimen de absorción de energía y el efecto sinérgico entre las partículas de CdS-N, ZnO-N y el OG.