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Nuevos materiales para mejorar la calidad del agua

Un equipo de científicos de la Unión Europea produjo materiales híbridos nuevos que pueden degradar los contaminantes del agua en presencia de luz solar.

Tecnologías industriales

El proyecto PHOTOMAT (Tunable materials: Preparation, characterization and investigation of photocatalytic activity of new hybrid materials) se propuso desarrollar nuevos materiales con propiedades ajustables, combinando buenas propiedades mecánicas y actividad fotocatalítica. Numerosos materiales avanzados se sintetizaron, caracterizaron y evaluaron atendiendo a su eficiencia fotocatalítica para eliminar polutantes como plaguicidas. Se desarrollaron nanopartículas de carbono (NPC) de gran calidad para obtener nanocompuestos poliméricos. Dos clases de NPC son los nanotubos de carbono (NTC) y las láminas de grafeno funcionalizadas. El crecimiento de los NTC se consiguió por deposición química de vapor, mientras que las láminas de grafeno funcionalizadas se sintetizaron mediante la expansión térmica rápida de óxido de grafito. Después se modificó la superficie de los materiales utilizando la oxidación controlada y la química del diazonio. La modificación de la superficie de los NTC permitió el control in situ de la síntesis de nanopartículas de dióxido de titanio (TiO2) sobre láminas de grafeno. Mediante el cambio de los grupos funcionales de la superficie, los científicos sintetizaron nanopartículas con diferentes morfologías, sacando así a relucir diferentes facetas. Se observó una importante repercusión de la capacidad de controlar la morfología del TiO2 y su acoplamiento al grafeno en la actividad fotocatalítica del material híbrido. El grafeno funcionalizado con grupos carboxílicos demostró ser un candidato adecuado para la fijación de los grupos amino a las proteínas. Se informó de un primer ejemplo satisfactorio del uso de este material híbrido como sustrato en un inmunoensayo homogéneo multianalito. Otra tarea realizada fue la preparación de óxidos semiconductores dopándolos con elementos no metálicos. Se aplicaron distintas técnicas para obtener materiales con morfología diferente y gran área de superficie. Los métodos más prometedores fueron, entre otros, el hidrotérmico y la precipitación. Se observó que el óxido de zinc dopado con cerio presenta una capacidad extraordinaria como fotocatalizador y en la disminución de contaminantes. Los científicos combinaron NTC, grafeno funcionalizado y nanopartículas semiconductoras en películas poliméricas curadas con luz ultravioleta. Las películas curadas con sustancias de relleno de carbono dispersadas demostraron ser buenos fotocatalizadores, y las películas entrecruzadas que contienen grafeno funcionalizado con oro presentaron una mejora de la conductividad eléctrica. Los científicos investigaron diferentes procedimientos para obtener compuestos autosostenibles en los cuales pueden dispersarse los materiales. En particular, utilizaron electrohilado, matrices de grafeno, compuestos de conducción térmica y membranas funcionalizadas con polidopamina. Compuestos por fibras nanoscópicas, los materiales electrohilados sirven para producir películas con áreas de superficie muy extensas y por lo tanto muy buena eficiencia fotocatalítica. En las membranas funcionalizadas con polidopamina se observó una extraordinaria capacidad para eliminar colorantes de aguas residuales. Los nanomateriales innovadores de PHOTOMAT repercuten de forma muy importante en la degradación fotocatalítica de los contaminantes del agua, con la consecuente protección de la salud pública en Europa.

Palabras clave

Materiales híbridos, contaminantes del agua, PHOTOMAT, actividad fotocatalítica, nanotubos de carbono, grafeno, óxido de zinc dopado

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