Modulação das propriedades estruturais, eletrônicas e fotocatalíticas de titanatos nanoestruturados

• Ano de defesa: 2026
• Autor(a) principal: Hangai, Bruno de Vasconcellos Averaldo [UNESP]
• Orientador(a): Simões, Alexandre Zirpoli [UNESP]
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Nanoestrutura; Fotocatálise; surfactante; heteroestrutura; compósito; Materiais compostos; Titanato; Nanotecnologia
• Palavras-chave em Inglês: Nanostructure; photocatalysis; surfactant; heterostructure; composite
• Link de acesso: https://hdl.handle.net/11449/327346

O aumento da incidência de infecções bacterianas e da resistência microbiana aos agentes antimicrobianos convencionais tem impulsionado o desenvolvimento de novos materiais com atividade bactericida eficiente e de amplo espectro. Nesse contexto, torna-se essencial a busca por estratégias alternativas para a prevenção e o controle de patógenos em aplicações ambientais, hospitalares e sanitárias. Materiais funcionais baseados em óxidos semicondutores e metais destacam-se como candidatos promissores para o desenvolvimento de superfícies antimicrobianas avançadas, capazes de atuar por múltiplos mecanismos de inativação microbiana. Assim, o desafio tecnológico reside no desenvolvimento de sistemas biocidas viáveis economicamente e capazes de inativar patógenos oportunistas, reduzindo o risco de infecção e transmissão. Este projeto propõe uma abordagem inovadora para a síntese de semicondutores à base de titanato de sódio e hidrogênio (Na2-xHxTi3O7, 0 ≤ x ≤ 2), utilizando a rota hidrotermal assistida por micro-ondas. A originalidade do estudo está na investigação sistemática dos efeitos de diferentes surfactantes e da incorporação superficial de prata (Ag), estabelecendo correlações diretas entre estrutura, propriedades eletrônicas e atividade antibacteriana dos materiais obtidos. Ensaios fotocatalíticos revelaram que a amostra modificada com CTAB e contendo 5%p de Ag apresentou o melhor desempenho global, atingindo cerca de 82% de fotodegradação. Esse comportamento foi corroborado por análises de fotoluminescência e ressonância paramagnética eletrônica, que evidenciaram menor recombinação radiativa e maior densidade de centros paramagnéticos associados a defeitos superficiais e armadilhas eletrônicas, indicando separação de cargas fotoinduzidas mais eficiente. Embora a amostra com 10%p de Ag tenha apresentado maior atividade antibacteriana, a composição contendo 5%p de Ag foi selecionada por combinar elevada eficiência fotocatalítica, menor recombinação eletrônica e maior densidade de defeitos eletronicamente ativos. A partir dessa seleção, compósitos poliméricos foram obtidos pela incorporação do titanato modificado em matriz de quitosana. O compósito apresentou aproximadamente 55% de degradação fotocatalítica, desempenho compatível com materiais imobilizados. As caracterizações realizadas permitiram estabelecer correlações entre estrutura, propriedades eletrônicas e desempenho funcional, evidenciando o potencial dos materiais para aplicações em embalagens, tecidos técnicos, equipamentos de proteção individual e dispositivos sanitários.