dc.creator | Gonçalves, Daiane Fernandes | |
dc.date.accessioned | 2025-07-21T11:30:41Z | |
dc.date.available | 2025-07-21 | |
dc.date.available | 2025-07-21T11:30:41Z | |
dc.date.issued | 2025-04-30 | |
dc.identifier.citation | GONÇALVES, Daiane Fernandes. Perovskita livre de chumbo para tratamento de efluentes e combate a patógenos: NaNbO3 com propriedades fotocatalítica e antibacteriana. Orientador: Prof. Dr. Sergio da Silva Cava. 2025. 157 f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Desenvolvimento Tecnológico, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2025. | pt_BR |
dc.identifier.uri | http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/16641 | |
dc.description.abstract | Heterogeneous photocatalysis has been established as an effective technology for
addressing environmental challenges, particularly in the treatment of wastewater
containing recalcitrant pollutants. Among the materials investigated as
photocatalysts, sodium niobate (NaNbO3), a semiconductor with a perovskite-type
crystalline structure, has attracted interest due to its physicochemical properties
favorable for this purpose. Although antibacterial properties represent an important
advantage in materials due to the rise of resistant strains, the use of NaNbO3 in
antimicrobial applications remains underexplored. In this context, the aim of this
thesis, structured in five papers, was to investigate the photocatalytic and
antibacterial properties of NaNbO3 and its structural and compositional modifications,
aiming at its application in the removal of emerging pollutants from aqueous media
and in the combat against pathogenic bacteria. In the first paper, NaNbO3 was
synthesized using the microwave-assisted hydrothermal method (MAHM), followed
by thermal treatment, resulting in nanowires and nanograins with high photocatalytic
activity. Increasing the calcination temperature promoted the transformation of
nanowires into nanograins, which exhibited superior performance in the degradation
of Rhodamine B (RhB) under UV light. The high photocatalytic efficiency was
attributed to the combination of high crystallinity and favorable morphology. In the
second paper, a heterostructured photocatalyst was developed from the previously
obtained NaNbO3 nanograins and eumelanin (a pigment extracted from human hair
waste). The broad optical absorption of eumelanin, combined with the efficient charge
separation promoted by the junction of the materials, enabled the degradation of RhB
under visible light. In the following three papers, NaNbO3 was synthesized also
synthesized via the MAHM, and the influence of doping with Cu(II), Al(III), and Zn(II)
on its photocatalytic activity was investigated. The insertion of these dopants
promoted changes in the crystal symmetry and significantly influenced the optical
properties of NaNbO3. At optimized concentrations, doping reduced the band gap and
the recombination rate of the photogenerated charges, resulting in greater efficiency
in the degradation of RhB. In the studies with Cu(II) and Zn(II), antibacterial activity
was also evaluated. Doping with Cu(II) resulted in the inhibition of Escherichia coli (E.
coli) growth. In the study involving Zn(II), pure NaNbO3 exhibited significant
antibacterial activity against E. coli, Staphylococcus aureus (S. aureus), and
Klebsiella pneumoniae (K. pneumoniae), while the doped sample also inhibited
bacterial growth, although its effectiveness was dependent on the sample
concentration. Thus, the results obtained highlight the great potential of NaNbO3 as
a photocatalyst for wastewater purification and as an antimicrobial agent. Additionally,
the papers produced within the scope of this thesis were the first to report the
antibacterial activity of pure NaNbO3, without additional stimulation, against E. coli,
as well as to demonstrate its effectiveness against K. pneumoniae and S. aureus. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | pt_BR |
dc.language | por | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal de Pelotas | pt_BR |
dc.rights | OpenAccess | pt_BR |
dc.subject | Perovskita | pt_BR |
dc.subject | Niobato de sódio | pt_BR |
dc.subject | Síntese hidrotérmica assistida por micro-ondas | pt_BR |
dc.subject | Fotocatálise heterogênea | pt_BR |
dc.subject | Atividade antibacteriana | pt_BR |
dc.subject | Perovskite | pt_BR |
dc.subject | Sodium niobate | pt_BR |
dc.subject | Microwave-assisted hydrothermal synthesis | pt_BR |
dc.subject | Heterogeneous photocatalysis | pt_BR |
dc.subject | Antibacterial activity | pt_BR |
dc.title | Perovskita livre de chumbo para tratamento de efluentes e combate a patógenos: NaNbO3 com propriedades fotocatalítica e antibacteriana | pt_BR |
dc.title.alternative | Lead-free perovskite for wastewater treatment and pathogen control: NaNbO3 with photocatalytic and antibacterial properties | pt_BR |
dc.type | doctoralThesis | pt_BR |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/4141186787634967 | pt_BR |
dc.contributor.advisorID | https://orcid.org/0000-0002-0907-7739 | pt_BR |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/2853098230406981 | pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1 | Raubach, Cristiane Wienke | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/9580926101229239 | pt_BR |
dc.description.resumo | A fotocatálise heterogênea tem se consolidado como uma tecnologia eficaz para o
enfrentamento de desafios ambientais, especialmente no tratamento de efluentes
contendo poluentes recalcitrantes. Entre os materiais investigados como
fotocatalisadores, o niobato de sódio (NaNbO3), um semicondutor com estrutura
cristalina do tipo perovskita, tem despertado interesse devido às suas propriedades
físico-químicas favoráveis para este fim. Embora propriedades antibacterianas
representem um diferencial importante nos materiais devido ao avanço de cepas
resistentes, o uso do NaNbO3 em aplicações antimicrobianas ainda é pouco
explorado. Diante disso, o objetivo desta tese, estruturada em cinco artigos
científicos, foi investigar as propriedades fotocatalítica e antibacteriana do NaNbO3
e de suas modificações estruturais e composicionais, visando sua aplicação na
remoção de poluentes emergentes em meio aquoso e no combate a bactérias
patogênicas. No primeiro artigo, o NaNbO3 foi sintetizado pelo método hidrotérmico
assistido por micro-ondas (MHAM), seguido de tratamento térmico, resultando em
nanofios e nanogrãos com elevada atividade fotocatalítica. O aumento da
temperatura de calcinação promoveu a conversão dos nanofios em nanogrãos, que
apresentaram desempenho superior na degradação do corante Rodamina B (RhB)
sob luz UV. A elevada eficiência fotocatalítica foi atribuída à combinação entre alta
cristalinidade e morfologia favorável. No segundo artigo, foi desenvolvido um
fotocatalisador heteroestruturado a partir dos nanogrãos de NaNbO3 previamente
obtidos e eumelanina (pigmento extraído de resíduo de cabelo humano). A ampla
absorção óptica da eumelanina, aliada à separação eficiente de cargas promovida
pela junção dos materiais, possibilitou a degradação do RhB sob luz visível. Nos três
artigos seguintes, o NaNbO3 foi sintetizado, também pelo MHAM, e a influência da
dopagem com Cu(II), Al(III) e Zn(II) na sua atividade fotocatalítica foi analisada. A
inserção desses dopantes promoveu alterações na simetria cristalina e influenciou
significativamente as propriedades ópticas da perovskita. Em concentrações
otimizadas, a dopagem reduziu o band gap e a taxa de recombinação das cargas
fotogeradas, resultando em maior eficiência na degradação do RhB. Nos estudos
com Cu(II) e Zn(II), também foi avaliada a atividade antibacteriana. A dopagem com
Cu(II) resultou na inibição do crescimento da bactéria Escherichia coli (E. coli). No
estudo com Zn(II), o NaNbO3 puro exibiu ação antibacteriana expressiva contra E.
coli, Staphylococcus aureus (S. aureus) e Klebsiella pneumoniae (K. pneumoniae),
enquanto a amostra dopada também inibiu o crescimento bacteriano, mas com
eficácia dependente da concentração. Dessa forma, os resultados obtidos
evidenciam o grande potencial do NaNbO3 como fotocatalisador para purificação de
águas residuais e como agente antimicrobiano. Adicionalmente, os artigos
produzidos no âmbito desta tese foram os primeiros a reportar a atividade
antibacteriana do NaNbO3 puro, sem estímulo adicional, frente à E. coli, bem como
a demonstrar sua eficácia contra K. pneumoniae e S. aureus. | pt_BR |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFPel | pt_BR |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.rights.license | CC BY-NC-SA | pt_BR |
dc.contributor.advisor1 | Cava, Sergio da Silva | |
dc.subject.cnpq1 | ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA | pt_BR |