Investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), pertenecientes al departamento de Química Inorgánica de la Facultad de Ciencias, han desarrollado una nueva tecnología para la degradación de contaminantes presentes en agua mediante el uso de membranas híbridas que integran nanopartículas estabilizadas de Cu-MOF-808 en una matriz polimérica.

El trabajo, descrito en la revista Nanoscale, podría representar un paso significativo en la lucha contra los contaminantes emergentes, tales como fármacos, microplásticos y productos de cuidado personal, que actualmente no tienen una solución efectiva de eliminación.

“Los Metal-Organic Frameworks (MOFs), debido a su estructura porosa que permite el diseño específico de sus poros, emergen como materiales altamente prometedores para aplicaciones como la captura y separación de gases, catálisis heterogénea y liberación controlada de fármacos”, explican los autores.

“En concreto —agregan—, para nuestro estudio seleccionamos el MOF-808 por su alta estabilidad en agua. Y se metalizó con iones de Cu(II), permitiendo la degradación de contaminantes mediante la reacción de Fenton, un método avanzado de oxidación”.

Membranas híbridas con nanopartículas

Para superar la limitación de procesamiento de los MOFs, típicamente obtenidos en forma de polvo, los investigadores incorporaron Cu-MOF-808 en una matriz polimérica, creando así una membrana híbrida. “Este diseño facilita su uso en aplicaciones prácticas, manteniendo la integridad de los sitios catalíticos de cobre esenciales para la catálisis”, explican los autores.

El rendimiento de estas membranas se evaluó en reactores de flujo continuo, demostrando una eficaz degradación del contaminante tirosol en agua.

Los análisis se realizaron mediante espectroscopía UV-Visible y espectrometría de masas por plasma acoplado inductivamente (ICP-MS), entre otras técnicas avanzadas de caracterización que corroboraron que la estructura del material nanoestructurado no se veía afectada.

Los resultados indicaron que la membrana reduce significativamente la liberación de cobre, en más de un 50% en comparación con la forma en polvo del material.

“Este estudio no solo destaca avances en la catálisis heterogénea para la purificación de agua, sino que también abre caminos para el diseño de nuevas membranas con propiedades catalíticas mejoradas, potenciando así la calidad del agua y contribuyendo a la protección ambiental y al desarrollo de tecnologías sostenibles a nivel global”, concluyen los autores.

Imagen: Esquema de un reactor de flujo que contiene la membrana híbrida desarrollada capaz de degradar tirosol presente en agua mediante una reacción de Fenton. Pie de foto / UAM

Referencia bibliográfica: del Castillo-Velilla, I.; Romero-Muñiz, I.; Marini, C.; Montoro, C.; Platero-Prats, A.E. (2024). “Copper Single-Site Engineering in MOF-808 Membranes for Improved Water Treatment”. Nanoscale, 16, 6627-6635. doi.org/10.1039/D3NR05821B.

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