Síntesis, caracterización y escalamiento por el método similitud en la obtención de nano partículas de óxido de cobre

Abstract

El trabajo de investigación se basa en la síntesis de nanoparticulas de óxido de cobre por el método de Pechini, a partir de un precursor que es CuSO4.5H2O teniendo como agente quelante ácido cítrico, para posteriormente caracterizar por métodos de microscopia electrónica de barrido (MEB) y difracción de rayos x (DRX). Los mayores rendimientos en la síntesis de las nano partículas de CuO que corresponde al 81,49 % se lograron a una concentración 0,0335 Molar de CuSO4.5H2O, en concentración 0,2603 Molar de ácido cítrico y 0.9472 Molar de etilenglicol; resultados consignados en la tabla N° 2 y que corresponden a la muestra N° 3 referidos al mecanismo de reacción química de la quelación y estabilización de la misma. Se demostró que la temperatura de 130 °C tiene efecto para la mayor obtención de óxido de cobre y de la misma manera el tiempo de calcinación de 3 horas influyen positivamente en el rendimiento. Se realizó una verificación de presencia de óxido de cobre, donde se observó la composición de cada muestra, resultando que la muestra 3 con 0.0335 (mol/lt) de CuSO4.5H2O, donde se le adiciono 0.9472 (mol/lt) de etilenglicol y 0.2603 mol ácido cítrico, con un rendimiento de 81.49 % (Tabla N°2), la muestra 4 con 0.0335 (mol/lt) de CuSO4.5H2O, donde se le adiciono 1.1082 (mol/lt) de etilenglicol y 0.3037 (mol/lt) ácido cítrico, con un rendimiento menor de 52.84% (Tabla N° 2). Se demostró que la temperatura de 130 °C tiene efecto para la mayor obtención de óxido de cobre y de la misma manera el tiempo de calcinación de 3 horas influye positivamente en el rendimiento. En el análisis de difracción de rayos x se observó su composición y comprobó la presencia de óxido de cobre, donde el porcentaje obtenido de tenorita (CuO) tiene un promedio 96.49 % destacando la muestra 3 que posee la mayor cantidad de óxido de cobre obtenida 96.79 % con 0.0335 (mol/lt) de CuSO4.5H2O como material precursor. La longitud de onda utilizada en el MEB es de 500 nm, se observa la morfología de las nanoparticulas en forma esférica (figura 15), el promedio de las nanoparticulas en la muestra 3 es 47.2 nm (Figura N° 10). Para el escalamiento geométrico se realizó un análisis de las variables involucradas en el proceso y variables que influyen en la geometría, se diseña un tanque de V= 1 lt; Di= 1.005 m h=1 m, el cálculo del número adimensional cuyos resultados son número de Reynolds 1,75x10-3 y la potencia del motor es 1.215HP (Figura N°21)