Síntese de nanofitas de titanatos de sódio com potencial fotocatalítico bactericida

Abstract

Materiais nanoestruturados representam um estado intermediário entre átomos, moléculas e matéria condensada, permitindo que suas propriedades sejam diferenciadas e/ou intensificadas em relação ao seu sólido estendido. Nanotubos, nanofios, nanobastões, nanofolhas e nanofitas, são exemplos de nanoestruturas que atraem considerável atenção, devido as suas propriedades físicas e químicas exclusivas, com aplicações potenciais em dispositivos eletrônicos e fotoelétricos. A síntese destas nanoestruturas, utilizando como matéria-prima o dióxido de titânio (TiO2) tem sido intensivamente investigada para aplicações em fotocatálise, a qual tem se mostrado promissora em aplicações ambientais. O objetivo principal deste trabalho foi encontrar os melhores parâmetros para a síntese hidrotérmica alcalina de nanoestruturas (em especial nanofitas), a partir de óxido de titânio, com potencial fotocatalítico, visando à inibição de crescimento da bactéria Escherichia coli, verificados após teste de difusão em ágar Muiller-Hilton. Foi inventigado também a influência de tratamentos pós-síntese na atividade fotocatalítica: dopagem com íons Ag+ e lavagem com água destilada. Conclui-se que as nanoestruturas, principalmente devido a presença de nanofitas, obtidas com os novos parâmetros propostos para a síntese hidrotérmica, com 2 M de TiO2 anatase em solução aquosa de NaOH 10 M autoclavados a 145 ± 1 ºC durante 24 horas, apresentaram alto potencial fotocatalítico na inibição do crescimento das bactérias E. coli, obtendo-se halo inibitório de 100%. Este resultado foi superior ao encontrado para o antibiótico comercial amoxicilina. A adição de íons Ag+ na região interparedes e a lavagem com água destilada alteraram a morfologia e a estrutura cristalina, diminuindo a fotoatividade. A prata mostrou-se suficiente para apresentar atividade bactericida, não necessitando de iluminação e/ou suporte catalítico. A caracterização das nanoestruturas revelou que absovem luz UV com ? < 372 nm; morfologia de nanofitas em novelos de nanoestruturas; superfíce formada pelos elementos Na, O e Ti; e com forma cristalina estrutural predominante de titanatos lamelares de sódio da família A2TinO2n+1 e A2TinO2n+1.nH2O, estes mantendo água entre as lamelas. Recomenda-se que novas pesquisas sobre as potencialidades de aplicações ambientais das nanoestruturas sintetizadas, com os parâmetros desta pesquisa, sejam realizadas.

Nanostructured materials represent an intermediate state between atoms, molecules and condensed matter, allowing their properties to be differentiated and/or strengthened in relation to its extended solid. Nanotubes, nanowires, nanorods, nanosheets and nanobelts, are examples of nanostructures that attract considerable attention due to their unique physical and chemical properties, with potential applications in electronic devices and photoelectric. The synthesis of these nanostructures, using as raw material titanium dioxide (TiO2) has been intensively investigated for applications in photocatalysis, which has shown promise in environmental applications. The main objective of this study was to find the best parameters for the alkaline hydrothermal synthesis of nanostructures (particularly nanoribbons), from titanium oxide, photocatalytic potential, aiming at inhibiting the growth of the bacterium Escherichia coli, verified after diffusion test Muille-Hilton agar. Inventigado was also the influence of post-synthesis treatments on the photocatalytic activity: doping with Ag+ and washing with distilled water. It is concluded that the nanostructures, mainly due to the presence of nanoribbons obtained with the new parameters proposed for the hydrothermal synthesis, using 2 M of TiO2 anatase in aqueous NaOH 10 M autoclaved at 145 ± 1 ° C for 24 hours exhibited a high photocatalytic potential in inhibiting the growth of the E. coli, obtaining 100% inhibition halo. This result was higher than that found for the commercial antibiotic amoxicillin. The addition of Ag+ ions in the region interparedes and washing with distilled water altered the morphology and crystal structure, decreasing the photoactivity. Silver proved to be sufficient to produce bactericidal activity and does not require lighting and / or catalytic support. The characterization of nanostructures revealed that soaked up the UV light with ? <372 nm; morphology of nanoribbons in skeins of nanostructures; surface formed by the elements Na, O and Ti, and crystalline structure with predominantly lamellar sodium titanate family and A2TinO2n+1 A2TinO2n +1.nH2O, maintaining these water between the lamellae. It is recommended that further research on the potential of environmental applications of nanostructures synthesized, with the parameters of this research has been done.