A lo largo del último medio siglo, El BPA ha pasado de milagro a amenaza. Su popularidad se disparó después de la década de 1950, cuando los científicos descubrieron que podía usarse para fabricar plástico de policarbonato, un durable, y material transparente perfecto para todo, desde botellas de agua hasta dispositivos médicos.

Pero recientemente, Ese gran éxito se ha agriado:un creciente cuerpo de evidencia sugiere que incluso dosis bajas de BPA podrían ser dañinas para la salud humana y ambiental. Está clasificado como un compuesto disruptor endocrino, una sustancia que puede descarrilar el equilibrio hormonal del cuerpo y potencialmente causar cáncer o defectos de nacimiento.

Muchos fabricantes están eliminando gradualmente el BPA de sus productos, particularmente contenedores de almacenamiento utilizados para alimentos y bebidas, pero sigue siendo una industria enorme. Es más, El BPA no se degrada fácilmente dificultando la eliminación segura del material. Si se infiltra en las vías fluviales, puede persistir como una toxina ambiental.

Ahora, Los investigadores han desarrollado un nuevo fotocatalizador híbrido que puede descomponer el BPA utilizando luz visible. Sus hallazgos, publicado esta semana en la revista Materiales APL , de AIP Publishing, Con el tiempo, podría usarse para tratar suministros de agua y desechar de manera más segura el BPA y materiales similares.

Cómo funciona el nuevo catalizador

Su nuevo material descompone el BPA a través de la oxidación fotocatalítica, un proceso en el que la luz activa una reacción química oxidante. Cuando la luz incide en un fotocatalizador como nanopartículas de dióxido de titanio (TiO2), la sacudida de energía puede impulsar a uno de sus electrones a un estado excitado y crear un desequilibrio de distribución de carga. En la banda de electrones de mayor energía, ahora hay un exceso de carga negativa debido a la adición de un electrón. Mientras tanto, en la banda de electrones de menor energía, hay un exceso de carga positiva (conocido como "hueco") porque ha salido un electrón. En este emocionado estado desequilibrado, El TiO2 puede catalizar la oxidación y la reducción de los materiales que lo rodean. El electrón excitado tendrá tendencia a salir del TiO2 para reducir algo cercano, mientras que el agujero ayudará a otra sustancia a oxidarse aceptando uno de sus electrones.

Sin embargo, el TiO2 puro tiene una gran brecha de banda, es decir, se necesita una gran cantidad de energía para excitar electrones de un nivel a otro, y solo muestra propiedades fotocatalíticas bajo luz ultravioleta. Más, el electrón excitado tiende a caer rápidamente y recombinarse con el agujero, dando al catalizador poco tiempo en su estado excitado para inducir una reacción.

Para convertir las nanopartículas de TiO2 en un mejor fotocatalizador, los investigadores hicieron varias modificaciones. Primero, agregaron plata a la superficie de las nanopartículas, una técnica común para mejorar la separación de cargas. Cuando la luz incide en TiO2 y excita uno de sus electrones, la plata alejará ese electrón para que no pueda volver a caer en el agujero. Entonces, el orificio puede ayudar más fácilmente en una reacción de oxidación.

La adición de plata también modificó la longitud de onda a la que el fotocatalizador se excitó al inducir efectos de resonancia de plasmón superficial localizado, un fenómeno en el que los electrones energéticos en la superficie de un material vibran a una frecuencia específica y mejoran la absorción de luz en un rango estrecho de longitudes de onda. En este caso, la plata desplazó la longitud de onda de la luz necesaria para activar el fotocatalizador hacia el espectro de luz visible.

"La inclusión de un metal noble [como la plata] en el TiO2 sensible a los rayos ultravioleta ha extendido significativamente el espectro hacia la luz visible a través de efectos de resonancia de plasmones superficiales localizados, "dijo Pichiah Saravanan, un investigador de la Universidad de Malaya que lideró el proyecto.

Luego, envolvieron las nanopartículas de Ag / TiO2 en láminas de óxido de grafeno reducido (RGO), una fina capa de átomos de carbono dispuestos en un patrón de panal. Como la plata la adición de RGO ayudó a que el agujero persistiera al aceptar electrones excitados de TiO2. También redujo la banda prohibida de las nanopartículas, disminuyendo la cantidad de energía necesaria para activar el fotocatalizador.

Cuando los investigadores mezclaron las nanopartículas híbridas con una solución de BPA bajo una fuente de luz visible artificial, descubrieron que el BPA se oxidaba y se descomponía mucho más eficazmente que sin el catalizador presente. Es más, las nanopartículas de RGO-Ag-TiO2 superaron a aquellas en las que se añadieron RGO o Ag solo al TiO2, sugiriendo que ambas modificaciones jugaron un papel en la actividad catalítica mejorada bajo luz visible.

Finalmente, el equipo espera usar sus hallazgos para ayudar a descomponer el BPA y otros contaminantes en los suministros de agua. "Creemos firmemente que el nano-fotocatalizador desarrollado podría ser uno de los nanomateriales que puede abordar de manera sostenible dicho problema, "dijo Saravanan.