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dc.creatorGonçalves, Daiane Fernandes
dc.date.accessioned2025-07-21T11:30:41Z
dc.date.available2025-07-21
dc.date.available2025-07-21T11:30:41Z
dc.date.issued2025-04-30
dc.identifier.citationGONÇALVES, 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.urihttp://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/16641
dc.description.abstractHeterogeneous 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.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Pelotaspt_BR
dc.rightsOpenAccesspt_BR
dc.subjectPerovskitapt_BR
dc.subjectNiobato de sódiopt_BR
dc.subjectSíntese hidrotérmica assistida por micro-ondaspt_BR
dc.subjectFotocatálise heterogêneapt_BR
dc.subjectAtividade antibacterianapt_BR
dc.subjectPerovskitept_BR
dc.subjectSodium niobatept_BR
dc.subjectMicrowave-assisted hydrothermal synthesispt_BR
dc.subjectHeterogeneous photocatalysispt_BR
dc.subjectAntibacterial activitypt_BR
dc.titlePerovskita livre de chumbo para tratamento de efluentes e combate a patógenos: NaNbO3 com propriedades fotocatalítica e antibacterianapt_BR
dc.title.alternativeLead-free perovskite for wastewater treatment and pathogen control: NaNbO3 with photocatalytic and antibacterial propertiespt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/4141186787634967pt_BR
dc.contributor.advisorIDhttps://orcid.org/0000-0002-0907-7739pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2853098230406981pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Raubach, Cristiane Wienke
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9580926101229239pt_BR
dc.description.resumoA 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.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiaispt_BR
dc.publisher.initialsUFPelpt_BR
dc.subject.cnpqENGENHARIASpt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.rights.licenseCC BY-NC-SApt_BR
dc.contributor.advisor1Cava, Sergio da Silva
dc.subject.cnpq1ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICApt_BR


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