Foto-degradación de antibióticos empleando nanohíbridos y análisis de reúso como quimio-sensores para detección de metales

• Autores: Jesús Alfredo Ortega Granados
• Directores de la Tesis: Pandiyan Pandiyan Thangarasu (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Nacional Autónoma de México ( México ) en 2019
• Idioma: español
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: ru.dgb.unam.mx
• Resumen
  • español

    En el presente trabajo de investigación se sintetizaron nano-híbridos empleando como soporte, dióxido de titanio, TiO2 y estos materiales se decoraron con fotodepositos de metales nobles, como lo son, el oro y la plata (Au y Ag, respectivamente). La presencia de estos materiales favorece un fenómeno físico conocido como el plasmon de resonancia, que promueve la entrada de electrones a los materiales ayudando a la degradación y el tratamiento de contaminantes emergentes (antibióticos) presentes en efluentes contaminados. El problema de este trabajo de investigación se abordo, mediante estrategias. La primer estrategia consistió en decorar con fotodepositos a diferentes proporciones de oro y `plata. Los materiales fueron caracterizados microestructural, óptica y catalicamente. La caracterización de las microestructuras consistió en XRD, SEM, TEM, BET y XPS. La caracterización óptica consistió empleando fluorescencia en estado líquido y sólido (PL) y espectro UV-Visible. Además, se llevó a cabo, la foto-degradación de un antibiótico, en este caso, tetraciclina empleando los nanohíbridos ya mencionados probando dos tipos de radiación (radiación UV y luz visible). Los resultados obtenidos en difracción de rayos X (XRD) en las muestras de TiO2, indican ser los adecuados, como nanopartículas. Cabe mencionar, que en los nano-materiales se muestran tamaños de nanopartículas entre 15 y 20 nm, de acuerdo a lo calculo teóricamente y en los análisis de TEM, se observan tamaños menores de ~10nm. Estos materiales se caracterizarán por UV-Vis, está técnica muestran que los nano-híbridos pueden tener una óptima eficiencia en la absorción en la región del visible, para la degradación de colorantes, empleado como contaminante modelo. A través, de este se obtuvo el valor de la banda de energía para los materiales dopados, encontrándose así de 2.7 y 3.0 eV, menor al reportado para el soporte (TiO2), siendo de 3.2 eV. De esta manera, los nano-híbridos con sus respectivos dopajes, presentaron tamaños y bandas de energía adecuados. La degradación de los antibióticos mostró llevarse a cabo, en un lapso de tiempo de 4 horas, en presencia de luz UV, y la degradación con otro tipo de irradiación (presencia de luz visible) y el análisis de sus productos intermediarios están La segunda táctica experimental fue emplear el antibiótico (tetraciclina) como un sensor óptico o quimio-sensor para la detección de iones metálicos. En el presente trabajo de investigación se desarrolló un procedimiento para la detección de Al3+ en leche y en muestras biológicas, se aplicó reversiblemente para reconocer la tetraciclina (TC) en leche, mejorando la intensidad de fluorescencia sin interferencia de otros cationes (Cd2+ , Ni2+, Co2+, Sr2+, Mg2+, Fe3+, K+, Sm3+, Ag+, Na+, Ba2+, Cr3+, Zn2+ y Mn2+); el límite de detección (LOD) se encuentra en 0.00022 mM con r2 = 0.9439. La detección de Al3+ se prueba en la leche y en las células vivas (Saccharomyces cerevisiae y Debaryomyces spp) por TC o por sus puntos cuánticos. Esto es consistente con el orbital molecular, revelando que la disminución de la energía del HOMO no favorece la transferencia de electrones del HOMO del fluoróforo al HOMO de los estados excitados del complejo de Al que aumenta la intensidad de la fluorescencia. Los puntos de carbono (CD) derivados de la tetraciclina también reconocen el catión, Al3+, su límite de detección que se obtuvo fue de 0.00050 mM con r2 de 0.9404.

  • English

    In the present investigation, TiO2 nanoparticles and doped nano-hybrids (Ag and Au) were prepared as photo-catalysts and were characterized by XRD, SEM, TEM, HTEM, EDS. The UV visible absorption characteristic of these nonmaterials was analyzed in order to use in the degradation of antibiotics. The X-ray diffraction (XRD) results show that nano-particles present in the average size of 15 to 20 nm, and this observation is consistent with the TEM analysis, where the size of particle was approximately 10 nm. In solid state reflectance diffusion spectra nano-hybrids of those having Ag or Au or both matels exhibit absorption band in the visible region due to the surface plasmon effect generated from plasmonic metals. The band gap energy determined by using Kubelka–Munk function through extrapolating horizontal axis with x-axis of bang gap energy after transforming the original diffuse reflectance spectra to photon energy. The results show that lower than that reported for the support (TiO2), being 2.7 and 3.0 eV resulted for TiO2-Ag-Au NPs these vaules are smlaller than 3.2 eV of TiO2. Thus these nano-hybrids can be used as photo-catalysts under visible light for the degradation of antibiotics, especially tetracycline as a pollutant. . In the study, the proportion of Ag and Au NPs play a crucial role improving the catalytic properties of TiO2. In the degradation study which carried out for the oxidation of tetracycline chosen as model antibiotic pollutant under UV or visible light, there is a significant oxidation of tetracycline in 180 minutes, and the formation of intermediate products was confirmed by HPLC-MS, indicating that tetracycline can be degradated by TiO2-nanohybrids. Furthermore, the chemical and photo-physical properties of tetracycline were analyzed in order to see the possibility of reuse for the detection of toxic metal ions. The study shows that it detects efficiently Al ion in water. In this study , we developed a chemo-sensor based on tetracycline and it detects Al3+ in milk and also applied in biological samples. This strategy is useful in applying reversibly to recognize tetracycline (TC) in milk since it improves significantly the intensity of fluorescence without interference from other cations (Cd2+ , Ni2+, Co2+, Sr2+, Mg2+, Fe3+, K+, Sm3+, Ag+, Na+, Ba2+, Cr3+, Zn2+and Mn2+). The detection limit (LOD) was found to be at 0.00022 mM with r2 = 0.9439. The detection of Al3+ in milk and in living cells (Saccharomyces cerevisiae and Debaryomyces spp) by CT or its quantum dots show that it can be applied in both analytical and biological samples. This is consistent with the molecular orbital, decreasing the energy of the HOMO (High Ocuppied Molecular Orbital) that discourages the transfer of electrons from the HOMO of the fluorophore to the HOMO of the excited states of the Al complex, as it increases the intensity of the fluorescence. Interestingly, the carbon (CD) dots generated from CT also recognize Al3+ and its LOD was as low as 0.00050 mM with r2 of 0.9404.