Uma equipe de cientistas brasileiros e internacionais, incluindo pesquisadores vinculados ao CDMF, alcançou um avanço significativo na engenharia de materiais para fotocatálise ambiental, abrindo caminho para soluções mais eficientes no tratamento de água contaminada por fármacos e outros poluentes orgânicos.
O estudo, publicado na revista Journal of Materials Chemistry A, apresenta um fotocatalisador híbrido baseado em nitreto de carbono (g-C₃N₄) modificado com clusters moleculares de [Mo₃S₄], que atua como uma armadilha de elétrons para melhorar a separação de cargas e a geração de espécies reativas sob luz visível.
Como funciona o novo material
O foco da pesquisa foi superar um dos maiores desafios da fotocatálise: a recombinação rápida de elétrons e lacunas (buracos) que reduz consideravelmente a eficiência dos catalisadores sob luz solar ou visível. Ao incorporar clusters de molibdênio-enxofre (Mo₃S₄) na estrutura de g-C₃N₄, os pesquisadores criaram armadilhas eletrônicas que facilitam a separação e mobilidade dos elétrons quando o material é iluminado com luz visível. Isso aumenta a formação de radicais altamente reativos, essenciais para a degradação de poluentes.
Em experimentos de laboratório, o material híbrido com apenas 2,5 % em peso de Mo₃S₄ conseguiu degradar completamente o antibiótico ciprofloxacina em 150 minutos sob luz visível, com 65 % de mineralização — ou seja, transformou a maior parte da substância em produtos inofensivos. Essa eficiência foi aproximadamente 12 vezes maior que a do g-C₃N₄ não modificado.
Contribuição do CDMF
Entre os autores do artigo estão nomes ligados ao CDMF e ao Laboratório Interdisciplinar de Eletroquímica e Cerâmica (LIEC) da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), como Mayra Luiza Gonçalves Rodrigues e Elson Longo, além de colaborações com instituições brasileiras e internacionais.
O trabalho integra esforços de pesquisa que conectam síntese de materiais avançados, caracterização físico-química detalhada e aplicações ambientais, demonstrando como a combinação de ciência fundamental com desafios reais da sociedade pode resultar em soluções promissoras para tratamento de água e sustentabilidade.
Potencial impacto e próximos passos
Além da eficiência comprovada no laboratório, o novo catalisador mostrou desempenho robusto em diferentes condições de pH e em amostras reais de água de torneira e de rio, além de manter boa atividade após múltiplos ciclos de uso. Esses resultados indicam que materiais com engenharia de armadilhas eletrônicas podem ser uma estratégia eficaz para o desenvolvimento de tecnologias de purificação de água alimentadas por energia solar.
Pesquisadores esperam que essa abordagem inspire novas linhas de investigação na interface entre ciência de materiais, química ambiental e engenharia sustentável, com potencial para aplicações práticas em tratamento de efluentes industriais e municipais.
CDMF
Com sede na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) e dirigido pelo Prof. Dr. Elson Longo, o CDMF é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepids) apoiados pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e recebe também investimento do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), a partir do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia dos Materiais em Nanotecnologia (INCTMN).
