Optimización de un nanofotocatalizador ZnO/CuO sintetizado fácilmente para la degradación de colorantes orgánicos mediante irradiación con luz visible utilizando la metodología de superfícies de respuesta

En este estudio, nuestro objetivo fue observar cómo diferentes parámetros operativos influenciaron la degradación fotocatalítica de la rodamina B (RhB, colorante catiónico) y azul de bromofenol (BPB, colorante aniónico) sobre ZnO/CuO bajo irradiación de luz visible. Esto corroboró aún más el estudio de optimización empleando la metodología de superfícies de respuesta (RSM) basada en un diseño compuesto central (CCD). La síntesis del nanocompuesto ZnO/CuO se llevó a cabo mediante el método de co-precipitación. Las muestras sintetizadas fueron caracterizadas mediante las técnicas de XRD, FT-IR, FE-SEM, Raman y BET. La caracterización reveló que la formulación de ZnO/CuO nanostructurada mostró la mayor área superficial (83.13 m2·g−1). Su área superficial fue mucho mayor que la del ZnO y CuO puros, heredando así la mayor actividad fotocatalítica. Para sustentar esta acción fotocatalítica, se realizó un análisis investigativo a temperatura ambiente, asociando la cinética de primer orden con una constante de tasa de 0.0464 min−1 para BPB y 0.07091 min−1 para RhB. Examinamos y evaluamos las interacciones binarias de la dosis de catalizador, la concentración de colorante y el tiempo de irradiación. La ecuación sugerida, con un alto valor de regresión R2 de 0.99701 para BPB y 0.9977 para RhB, se ajustó con precisión a los resultados experimentales. A través de ANOVA encontramos que el parámetro individual más relevante fue el tiempo de irradiación, seguido por la dosis de catalizador y la concentración de colorante. En un experimento de validación, se encontró que RSM basada en CCD era adecuada para la optimización de la degradación fotocatalítica de BPB y RhB sobre fotocatalizadores ZnO/CuO, con una eficiencia de degradación del 98%.