Brasilianische Forscher haben einen Fortschritt im Anwendungsbereich von metallorganischen Gerüstverbindungen (MOFs) erzielt und ein solares, responsives Kompositmaterial für die Abwasserbehandlung entwickelt. Diese Forschung wurde von einem Team des Zentrums für die Entwicklung funktionaler Materialien an der Bundesuniversität São Carlos (UFSCar) durchgeführt, und die zugehörigen Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Advanced Sustainable Systems veröffentlicht. Die Arbeit baut auf der Grundlage der von den Nobelpreisträgern für Chemie 2025 begründeten MOF-Forschung auf. MOFs sind poröse kristalline Materialien, die aus Metallionen und organischen Liganden gebildet werden.

Das Forschungsteam entwarf eine neuartige Heterostruktur, die das chemisch hochstabile Zirkonium-basierte metallorganische Gerüst (Zr-MOF) mit dem Halbleiter Silberpyrophosphat kombiniert. Diese Kombination schafft ein Material, das Sonnenlicht absorbieren, die Ladungstrennung fördern und reaktive Spezies erzeugen kann, die persistente Schadstoffe im Wasser – einschließlich Industriefarbstoffen und Antibiotika – abbauen. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die Entfernungsrate für verschiedene Schadstoffe jeweils über 95 % liegt und die Schadstoffe in Zwischenprodukte mit deutlich reduzierter Toxizität umgewandelt werden können. Diese Schlussfolgerung wurde durch Flüssigkeitschromatographie-Massenspektrometrie-Analyse und Phytotoxizitätstests bestätigt.

Die Studie verwendete eine auf einem Sechs-Fluss-Modell basierende optische Modellierungsmethode zur Analyse. Das Modell offenbart, dass dieses MOF-basierte Material im sichtbaren Spektralbereich fast siebenmal so viele Photonen absorbiert wie im ultravioletten Bereich. Da sichtbares Licht den Hauptbestandteil der Sonnenstrahlung ausmacht, unterstützt diese Eigenschaft solargetriebene Anwendungen in der Wasseraufbereitung. Die Studie demonstriert das Anwendungspotenzial von MOF-Materialien im Bereich der Umweltsanierung und liefert neue Ansätze für die Entwicklung nachhaltiger Wasseraufbereitungstechnologien.

Veröffentlichungsdetails: Autoren: Letícia G. da Trindade et al., Titel: „Solar-Responsive Zr-MOF/Ag4P2O7 Heterostructure for Sustainable Photocatalytic Degradation of Emerging Water Pollutants“, veröffentlicht in: Advanced Sustainable Systems (2025). Zeitschrifteninfo: Advanced Sustainable Systems