{"id":12788,"date":"2023-07-25T11:22:48","date_gmt":"2023-07-25T16:22:48","guid":{"rendered":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/?p=12788"},"modified":"2023-09-07T11:24:28","modified_gmt":"2023-09-07T16:24:28","slug":"sintesis-de-peliculas-de-nanoalambres-de-oxido-cuprico-a-partir-de-materiales-de-una-mina-mexicana","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/?p=12788","title":{"rendered":"S\u00edntesis de pel\u00edculas de nanoalambres de \u00f3xido c\u00faprico a partir de materiales de una mina mexicana"},"content":{"rendered":"

Nora Elizondo Villarreal*, Eleazar G\u00e1ndara Mart\u00ednez*, Dora Mart\u00ednez Delgado*,<\/p>\n

Francisco V\u00e1zquez Rodr\u00edguez*<\/p>\n

CIENCIA UANL \/ A\u00d1O 26, No.121, septiembre-octubre 2023<\/p>\n

DOI: https:\/\/doi.org\/10.29105\/cienciauanl26.121-5<\/a><\/p>\n

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Descargar PDF<\/a><\/p>\n

RESUMEN<\/h4>\n
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Obtencio\u0301n directa de nanoalambres de Cu(OH)2 partir del mineral cuprita, para la escala nanome\u0301trica y a bajo costo de peli\u0301culas delgadas de nanoalambres de Cu(OH)2. Mediante espectroscopi\u0301a de absorcio\u0301n ato\u0301mica se encontro\u0301 5% de cobre en la mena de mina utilizada. Entonces se obtuvo CuCl2.2H2O por ultrasonido a una temperatura de 50\u00b0C por 15 minutos. La peli\u0301cula homoge\u0301nea de color azul claro mostro\u0301 por XRD que es Cu(OH)2 ortorro\u0301mbico y el TEM indico\u0301 una morfologi\u0301a con una distribucio\u0301n homoge\u0301nea de nanoalambres de varios micro\u0301metros de longitud y dia\u0301metros \u00b1 100 nm.<\/p>\n

Palabras clave: nanomateriales, mineri\u0301a, nanoalambres, o\u0301xido cu\u0301prico, peli\u0301cula.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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ABSTRACT<\/h4>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n
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Direct obtaining of Cu(OH)2 nanowires from the mineral cuprite, for the low cost and nanometric scale preparation of thin films of Cu(OH)2 nanowires. Using atomic absorption spectroscopy, 5% copper was found in the mine ore used. Then CuCl2.2H2O was obtained by ultrasound at a temperature of 50\u00b0C for 15 minutes. The light blue homogeneous film was shown by XRD to be orthorhombic Cu(OH)2 and TEM indicated a morphology with a homogeneous distribution of nanowires of several micrometers in length and diameters \u00b1 100 nm.<\/em><\/p>\n

Keywords: Nanomaterials, mining, nanowires, cooper oxide, film.<\/em><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Me\u0301xico es un pai\u0301s con grandes fuentes de riqueza, tanto en te\u0301rminos de biodiversidad como de materia prima; entre los principales recursos se encuentran las tierras raras y los metales preciosos, como la plata (Ag) y el cobre (Cu), de los que ocupa, respectivamente, el primer y el se\u0301ptimo lugar en produccio\u0301n en el mundo (Harp, 2020).<\/p>\n

Aunque hay investigaciones sobre el uso del cobre (Cisternas, 2022), no son suficientes en el tema de la mineri\u0301a, sobre todo en nuestro pai\u0301s, donde es una gran industria que deberi\u0301a invertir ma\u0301s en ciencia, como la nanotecnologi\u0301a, por su gran nu\u0301mero de aplicaciones: tratamiento de aguas residuales (Alka, 2021), aplicaciones de nanoparti\u0301culas en biomedicina (Muhammad, 2021), uso de nanoparti\u0301culas de cobre en terapias contra el ca\u0301ncer (Tabrez, 2022), en electro\u0301nica, en cata\u0301lisis heteroge\u0301nea de alta eficiencia (Gawande, 2016), o\u00a0en forma de sulfuros u o\u0301xidos en bateri\u0301as de iones o como antifu\u0301ngico y antimicrobiano (Go\u0301mez, 2017).<\/span><\/p>\n

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Pero no so\u0301lo las parti\u0301culas, tambie\u0301n las peli\u0301culas de o\u0301xido de cobre (Diachenko, 2021) o nanohojas con propiedades antimicrobacterianas (Iqbal, 2021), o los nanoalambres de CuO combinado con silicio para degradacio\u0301n fotovoltaica (Mahmoudi, 2021).<\/p>\n

Existen pocos estudios de si\u0301ntesis de algunas nanoparti\u0301culas con material de mina, como el de agua residual de mina para obtener nanoparti\u0301culas bimeta\u0301licas de FeCu (Dlamini, 2021) o la si\u0301ntesis de nanoparti\u0301culas partiendo residuos de mineral de minas (Pinto, 2020), pero no hay trabajos sobre la si\u0301ntesis de nanoalambres de algu\u0301n material o elemento, por lo que la presente investigacio\u0301n seri\u0301a\u00a0una aportacio\u0301n al tema de nanotecnologi\u0301a con la si\u0301ntesis de este nanomaterial partiendo de mineral de mina, y para la mineri\u0301a al demostrar una nueva aplicacio\u0301n para sus materiales.<\/span><\/p>\n

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Adema\u0301s, al depositar peli\u0301culas con este material se abriri\u0301a la aplicacio\u0301n para todo tipo de recubrimientos, tratando de reproducir alguna de las propiedades mencionadas anteriormente.<\/p>\n

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METODOLOGI\u0301A<\/h4>\n
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Para la obtencio\u0301n de sal de cobre CuCl2.2H2O a partir de la piedra de mina (figura 1), e\u0301sta se tritura hasta que so\u0301lo queden fragmentos de 1 cm de dia\u0301metro, despue\u0301s se pesan cinco gramos de polvos obtenidos, a los que se les an\u0303ade una solucio\u0301n de 2.5 ml de a\u0301cido clorhi\u0301drico y 2.5 ml de agua desionizada. Esta solucio\u0301n es llevada a ultrasonido durante 30 minutos a una temperatura de 50\u00b0C y se almacena en tubos de ensayo por 24 horas. Posteriormente se lava la muestra en una centri\u0301fuga durante 5 min a 2 mil rpm. A la solucio\u0301n final se an\u0303aden 5 ml de etanol y, finalmente, se pone en el horno a 90\u00b0C por tres horas.<\/p>\n

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Figura 1. Mineral de mina de cobre.<\/p><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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El proceso de formacio\u0301n de la peli\u0301cula consiste en colocar CuCl2.2H2O y NaOH, por separado, en recipientes con agua desionizada y agitarlos durante 20 minutos. Una vez terminado el proceso se vaci\u0301an juntos y se mezclan por otros 20 minutos. Con el mezclado finalizado se colocan en un recipiente para su exposicio\u0301n al ultrasonido.<\/p>\n

La mezcla se mantiene dentro de la ma\u0301quina de ultrasonido a una temperatura de 50\u00b0C por 15 minutos. Para la formacio\u0301n de la peli\u0301cula se utilizo\u0301 una placa rotativa en la cual se deposito\u0301, mediante goteo, la solucio\u0301n final, esta peli\u0301cula se dejo\u0301 en un horno por 24 horas a 60\u00b0C.<\/p>\n

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Las propiedades qui\u0301micas del polvo de mineral fueron estudiadas por absorcio\u0301n ato\u0301mica en espectrofoto\u0301metros Varian AA200. Las propiedades estructurales de los nanoalambres se estudiaron utilizando un difracto\u0301metro de rayos Rigaku MiniFlexII con un a\u0301nodo de cobre (\u03bb Cu K\u03b1 = 1.5418 A\u030a). La morfologi\u0301a de los mismos fue hecha por un microscopio electro\u0301nico de barrido (SEM) Jeol JSM 5300-LV (FCFM-UANL).<\/p>\n

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RESULTADOS Y DISCUSIO\u0301N<\/h4>\n
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El procesamiento del mineral de una mina requiere que e\u0301ste sea triturado y pulverizado antes de que comience la extraccio\u0301n de los materiales valiosos. Dado que la mayori\u0301a de los metales esta\u0301 presente en los minerales como o\u0301xidos o sulfuros, el metal debe reducirse a su forma meta\u0301lica. Esto se puede lograr a trave\u0301s de diferentes medios como la fundicio\u0301n o la reduccio\u0301n electroli\u0301tica. En este trabajo se utilizo\u0301 la reduccio\u0301n qui\u0301mica partiendo de los\u00a0estudios de los polvos mediante espectroscopi\u0301a de absorcio\u0301n ato\u0301mica, te\u0301cnica usada comu\u0301nmente en mineri\u0301a para ver la composicio\u0301n del material a obtener y la viabilidad de la mina (Idris, 2022), dando como resultado 5% de cobre meta\u0301lico en lamena de mina usada. Dato que se puede corroborar en la tabla I.<\/span>\"\"<\/a><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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La peli\u0301cula compuesta de nanoalambre, formada en el estudio, partiendo de material de mina (figura 2), mostro\u0301 ser una peli\u0301cula homoge\u0301nea con un color azul claro, adhirie\u0301ndose bien al sustrato de vidrio, lo que demuestra su potencial para aplicaciones como recubrimientos o como parte de un material compuesto o hi\u0301brido combinado con algu\u0301n otro nanomaterial (Mahmoudi, 2021).<\/p>\n

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Figura 2. Pel\u00edcula de nanoalambres de Cu(OH)2.<\/p><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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El patro\u0301n de difraccio\u0301n de rayos X (figura 3) de la peli\u0301cula delgada azul preparada mostro\u0301 que todos los picos de difraccio\u0301n pueden indexarse como la forma ortorro\u0301mbica de Cu(OH)2 en comparacio\u0301n con los archivos de tarjetas JCPDS No. 72-0140, resultado que coincide para nanoalambres de cobre con propiedades superhidrofo\u0301bicas de Cu(OH)2 (Xin, 2018).<\/p>\n

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En este patro\u0301n se pueden identificar tres picos principales, los planos (020), (021) y (002), caracteri\u0301sticos de este material; adema\u0301s, se demuestra que no existen picos de planos extra de otros materiales, lo que indica la calidad y pureza de la peli\u0301cula sintetizada con este me\u0301todo y con este reactivo.<\/p>\n

La formacio\u0301n del hidro\u0301xido de cobre (II) o Cu(OH)2 se debe a que el cloruro de cobre es soluble en agua y se disocia de iones Cu2+ y Cl-. Adema\u0301s, el NaOH se disocia fa\u0301cilmente a iones Na+ y OH- en el agua, causando la reaccio\u0301n que se puede ver en la ecuacio\u0301n 1, formando el material, como residuo se tiene al NaCl o sal comu\u0301n, lo que hace esta si\u0301ntesis de bajo impacto ambiental.\"\"<\/a><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Las observaciones mediante el microscopio electro\u0301nico de barrido mostraron (figura 4) que la peli\u0301cula\u00a0<\/span>azul sintetizada cuenta con morfologi\u0301a con distribu<\/span>cio\u0301n homoge\u0301nea, compuesta por nanoalambres con\u00a0<\/span>varios micro\u0301metros de longitud y con dia\u0301metros entre los 100 a 200 nm, esto en comparaci\u00f3n con las im\u00e1genes obtenidas mediante<\/span>\u00a0la misma te\u0301cnica de SEM, aunque la te\u0301cnica de si\u0301ntesis fue pulverizacio\u0301n cato\u0301dica por magnetro\u0301n (Lin, 2019), ma\u0301s compleja y cara, en comparacio\u0301n con la que se usa en este estudio. En cuanto al espesor de la\u00a0<\/span>pel\u00edcula se estima que se tiene cerca de 1 micr\u00f3metro, en comparaci\u00f3n con los resultados de dep\u00f3sito<\/span>\u00a0del mismo tipo de peli\u0301culas (Wang,\u00a0<\/span>2018).<\/span><\/p>\n

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Figura 4. Im\u00e1genes SEM de nano alambres de Cu(OH)2.<\/p><\/div>\n

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CONCLUSIONES<\/h4>\n
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Se obtuvo CuCl2.2H2O a partir del mineral de la mina y HCL, con los cuales se sintetizaron y depositaron con e\u0301xito peli\u0301culas delgadas de\u00a0Cu(OH)2 de nanoalambres bajo irradiacio\u0301n ul<\/span>traso\u0301nica de ondas ultraso\u0301nicas a 50\u00b0C durante 30 min sin la ayuda de ningu\u0301n tensioactivo, empleando CuCl2.2H2O obtenido directamente del cobre mineral de una mina y NaOH como componente inicial.<\/span><\/p>\n

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*Universidad Auto\u0301noma de Nuevo Leo\u0301n, San Nicola\u0301s de los Garza, Me\u0301xico.
\nContacto: nelizond@yahoo.com<\/p>\n

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REFERENCIAS<\/h4>\n
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