Uma equipe da Universidade Tecnológica de Nanyang, em parceria com instituições chinesas, desenvolveu um catalisador que utiliza átomos individuais de cobre confinidos em canais de MXene para destruir micropoluentes que escapam ao tratamento convencional de água. Os resultados, publicados em 18 de janeiro de 2026 na revista Advanced Functional Materials, mostram remoção de 94,9% do Bisfenol A em apenas cinco minutos.
Como funciona
O material, batizado de Cu-SACs/MXene, é formado pela coordenação de íons de cobre com folhas de MXene funcionalizadas com oxigênio. Em seguida, as folhas são empilhadas por filtração a vácuo, criando canais uniformes de 1,37 nm de largura.
Microscopia eletrônica de alta resolução confirmou que o cobre permanece disperso como átomos individuais — com raio de cerca de 1,30 Å — sem formar nanopartículas. Espectroscopia de absorção de raios X não detectou ligações cobre-cobre, indicando coordenação apenas com oxigênio, e a carga metálica alcançou 1,8 % em peso.
Desempenho contra poluentes
Nos testes, o catalisador superou em 3,2 vezes a velocidade de nanopartículas de cobre depositadas em MXene. Além do Bisfenol A, removeu de 85% (carbamazepina) a 99,8% (corante ácido laranja 7) de fármacos, compostos fenólicos e corantes orgânicos.
Em operação contínua com efluente industrial real, houve redução de 69,5% do carbono orgânico total e de mais de 90% dos compostos aromáticos em duas horas. A lixiviação de cobre manteve-se em 42,6 μg L⁻¹, abaixo do limite recomendado pela Organização Mundial da Saúde.
Por que o confinamento melhora a reação
Simulações de dinâmica molecular indicam que os estreitos canais elevam a densidade de oxidante perto dos sítios ativos para 0,9 g cm⁻³ — quatro vezes mais que em canais de 10 nm. Essa proximidade aumenta a frequência de colisões e acelera a degradação.
Imagem: Nanowerk https
Espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica apontou o oxigênio singlete como principal espécie reativa, responsável por 41,3% da eficiência total ao ser inibido. Radicais superóxido, hidroxila e sulfato também contribuem.
Cálculos de teoria do funcional da densidade mostraram que o ambiente confinado melhora a adsorção do oxidante (-5,60 eV) e reduz a barreira energética de decomposição para 0,074 eV, contra 0,144 eV em configurações sem canal.
Os autores destacam que a combinação de confinamento físico e modulação eletrônica cria um modelo para projetar catalisadores destinados a outros contaminantes persistentes, como PFAS e microplásticos, em sistemas de fluxo contínuo.
Com informações de Nanowerk
