Alta área de superfície específica γ

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 6131 (2023) Citar este artigo

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Nanopartículas (NPs) de alumina (Al2O3) são NPs particularmente adsorventes com uma alta área superficial específica (SSA) que podem muito bem ser utilizadas para limpar água. Neste estudo, NPs de γ-alumina puras são sintetizadas com sucesso pelo método de co-precipitação, e o efeito da concentração de bicarbonato de amônio nas NPs sintetizadas é estudado para encontrar a concentração ideal para fornecer a maior capacidade de remoção de íons de cobre da água. Os resultados declaram que NPs esféricos de alumina com diâmetros médios na faixa de 19 a 23 nm são formados com diferentes concentrações de agente de precipitação, e a concentração não tem efeito significativo na morfologia dos NPs. Além disso, a concentração do agente precipitante influencia as características ópticas dos NPs de alumina produzidos, e as energias bandgap das amostras variam entre 4,24 e 5,05 eV. O impacto mais importante das concentrações do agente precipitante reflete-se no seu SSA e na capacidade de remoção de íons de cobre SSA ultra-alto = 317 m2/g, e a maior remoção de cobre na concentração de adsorbato de 184 mg/L é alcançada em uma solução alcalina seguida por uma solução neutra. No entanto, a remoção admirável de cobre de 98,2% é alcançada mesmo em soluções ácidas com 0,9 g/L de NPs de alumina sintetizados em uma determinada concentração de bicarbonato de amônio, portanto esta amostra pode ser uma boa candidata para remoção de íons Cu de águas residuais ácidas.

A produção de materiais nanoestruturados de óxidos metálicos tem recebido recentemente muita atenção devido às suas características únicas, como alta relação superfície-volume, alta reatividade superficial e propriedades elétricas incomuns. Os óxidos metálicos são extremamente utilizados em dispositivos eletrônicos e fotônicos, na medicina e também como catalisadores e fotocatalisadores. Eles encontraram particular interesse em muitos campos científicos, incluindo química, ciências dos materiais, física, medicina e eletrônica1,2,3.

O óxido de alumínio, comumente conhecido como alumina, é um dos óxidos metálicos mais frequentemente utilizados na indústria. Nanopartículas de alumina têm ampla utilização em aplicações baseadas em adsorção devido às suas propriedades interessantes, como propriedades ácido-base, alta área superficial específica (SSA), estabilidade estrutural, baixo custo, estabilidade mecânica e térmica, boa resistência mecânica, acidez volátil, condutividade térmica , rigidez, inércia à maioria dos ácidos e álcalis, capacidade de adsorção, resistência ao desgaste, oxidação, boa resistência elétrica e química, isolamento elétrico, altos pontos de fusão, além de ser atóxico. Dentre essas características, a elevada área superficial e a porosidade aberta permitem que a γ-alumina seja aplicada como catalisadores e adsorventes em refino de petróleo e indústrias petroquímicas .

Ao contrário dos poluentes orgânicos, os metais pesados ​​não são decompostos naturalmente e tendem a acumular-se nos organismos vivos e muitos iões de metais pesados ​​são os contaminantes tóxicos mais comuns, resumidos principalmente em efluentes industriais. Os metais pesados ​​tóxicos que merecem especial atenção no tratamento de efluentes industriais incluem cobre, níquel, chumbo, mercúrio, zinco, cromo e cádmio9.

O íon cobre (Cu2+) é um dos metais pesados ​​nocivos, presente de forma abundante e natural nas águas residuais municipais e nos efluentes industriais, sendo muito prejudicial à saúde humana10. Os íons de cobre, como contaminantes tóxicos dos recursos de água potável, devem ser eliminados devido aos seus riscos perigosos em dosagens não autorizadas (mais de 2 mg/L) para problemas de saúde humana, como dores de cabeça, depressão e problemas de aprendizagem11. A adsorção tem sido aceita como um dos métodos mais promissores para remoção de metais tóxicos de soluções aquosas devido à sua simplicidade, flexibilidade e alta eficiência em aplicações industriais12. O uso de materiais em nanoescala no campo tem atraído atenção considerável devido à sua grande área superficial específica e ao excesso de grupos ativos.