Nuevos materiales fotocatalíticos y biocidas para la eliminación de fármacos en aguas residuales

El Laboratorio de Química Teórica y Computacional (QTC) de la Universitat Jaume I de Castellón (UJI) en colaboración con el Centro de Desarrollo de Materiales Funcionales (CDMF) de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar) han publicado un artículo titulado «Selective Synthesis of α-, β-, and γ-Ag2WO4 Polymorphs: Promising Platforms for Photocatalytic and Antibacterial Materials» en la revista científica Inorganic Chemistry, que presenta nuevos materiales fotocalíticos y biocidas para la eliminación de fármacos en aguas residuales.

El estudio presenta un procedimiento, por un método simple a temperatura ambiente sin utilizar surfactantes, que permite la síntesis selectiva de polimorfos del wolframato de plata (Ag2WO4), conocidos como α-, β-, y γ; estas dos ventajas facilitan la producción de estos materiales a escala industrial. Además, la investigación discute los posibles mecanismos de actividad fotocatalítica y antibacteriana de los polimorfos, así como los procesos de formación y crecimiento.

Inicialmente, los polimorfos del wolframato de plata (fases α, β, y γ) se sintetizaron de forma selectiva por precipitación controlando las relaciones volumétricas de los dos precursores en disolución: nitrato de plata y wolframato de sodio. Una vez superadas estas fases, se investigaron las propriedades estructurales, microestructurales y electrónicas del material usando una combinación de diversas técnicas experimentales.

A continuación, sobre radiación de luz ultravioleta, se analizaron las relaciones estructura-actividad entre la morfología y las actividades fotocatalíticas, con especial énfasis en la degradación del fármaco amiloride, un diurético que impide que el cuerpo absorba demasiada sal y ayuda a mantener los niveles de potasio, y propiedades antibacterianas para la eliminación del Staphylococcus aureus (resistente a la penicilina).

En la investigación se utilizaron diversos métodos de análisis y caracterización, como difracción de rayos X y refinamientos de Rietveld, espectroscopía de absorción de rayos X, microscopía electrónica de barrido por emisión de campo e imágenes de fotoluminiscencia, entre otros. También se realizaron cálculos de primeros principios a nivel de la teoría del funcional de la densidad.

El equipo investigador llevará a cabo estudios teóricos y computacionales para complementar y racionalizar los resultados experimentales, que han permitido comprender de una forma detallada, en el nivel atómico, la morfología y las superficies externas de los polimorfos de wolframato de plata, que son los responsables de las actividades fotocatalíticas y antibacterianas.

Los resultados indican que incluso el α-Ag2WO4, siendo la fase más estable y la que más se ha explorado en varias aplicaciones, fue la fase β-Ag2WO4 la que presentó los mejores resultados para las aplicaciones exploradas. «A partir de ahora queremos investigar otros comportamientos y aplicaciones de las fases β- y γ-Ag2WO4, las menos estables y, por tanto, las que menos se han estudiado hasta ahora», señala el profesor Juan Andrés, director del Laboratorio de QTC de la UJI e investigador principal de este trabajo.

Desde hace más de treinta años, la colaboración entre el Laboratorio de QTC de la UJI y el CDMF ha permitido obtener nuevos materiales y tecnologías, publicando más de 80 artículos sobre semiconductores en las revistas más prestigiosas de química, física, ciencia de materiales y nanotecnología.

Fuente: Universitat Jaume I – UJI