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http://tede.unicentro.br:8080/jspui/handle/jspui/2072
Tipo do documento: | Tese |
Título: | SÍNTESE DE PIGMENTOS DE ÓXIDOS DE ZINCO POR COMBUSTÃO DE POLISSACARÍDEOS (AMIDO E Aloe vera) E SUAS PROPRIEDADES ANTIPATOGÊNICAS |
Autor: | PRIMO, JULIA DE OLIVEIRA |
Primeiro orientador: | Anaissi, Fauze Jacó |
Primeiro coorientador: | Bittencourt, Carla |
Resumo: | A utilização de polissacarídeos como combustível na síntese de combustão em solução (SCS) para a síntese de materiais é um método simples e de baixo custo. Além disso, a utilização de combustíveis menos poluentes, como plantas, contribui para uma síntese de baixo custo, devido ser de fonte renovável, e de fácil obtenção, tornando a rota sintética mais sustentável. Entre os benefícios da utilização de polissacarídeos como combustível, destacamos a propagação não violenta da combustão e o desenvolvimento de poros no material a partir da liberação de gases durante a queima. Neste trabalho, foram avaliados como combustíveis na síntese de materiais: o amido de mandioca e a Aloe vera. O objetivo foi sintetizar o óxido de zinco (ZnO) e óxidos de zinco dopados com cobalto (ZnO:Co) em diferentes concentrações (CoxZn1-xO; x = 1, 5, 10; % em massa), para aplicação como pigmentos antivirais para revestimentos imobiliários. Para caracterizar os pigmentos, foram realizadas análises por difração de raio X (DRX), microscopia eletrônica de varredura com energia dispersiva (MEV/EDS), espectroscopia Raman e na região do visível (VIS-NIR), colorimetria (método CIEL*a*b*) e por técnicas avançadas de espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS) e espectroscopia de estrutura fina de absorção de raios X de borda próxima (NEXAFS). Os perfis de DRX mostraram que os óxidos obtidos possuem a fase wurtzita como fase majoritária, entretanto os óxidos ZnO:Co obtidos via combustão com Aloe vera apresentaram uma segunda fase, a fase espinélica do ZnCo2O4, sendo esses resultados corroborados com os dados de NEXAFS. Para avaliar as propriedades antivirais dos pigmentos, as partículas de ZnO e ZnO:Co foram dispersas na proporção de 10% (m/m) em duas tintas acrílicas à base de água: um aglutinante acrílico sem aditivos (binder-A) e uma tinta comercial branca (tinta-B). Essas tintas foram então aplicadas em placas de policarbonato (PC) e a inativação do vírus SARS–CoV–2 foi medida usando o protocolo RT-PCR, após a fase de exposição das superfícies contendo as amostras sintetizadas frente ao vírus de acordo com a ISO 22196:2011 adaptada. Os revestimentos foram caracterizados por MEV/EDS e suas características de molhabilidade foram avaliadas. Os resultados mostraram que os pigmentos de ZnO e ZnO:Co obtidos a partir da combustão com amido apresentaram excelente distribuição e compatibilidade com as tintas utilizadas nesse estudo, enquanto as partículas obtidas com Aloe vera aglomeraram na superfície dos revestimentos quando dispersas em ambas as tintas. Foram realizados testes de molhabilidade, cujos resultados indicaram a formação de superfícies com caráter hidrofílico com a adição dos pigmentos no binder-A (AC < 90 °C). A atividade antiviral das partículas de ZnO dispersas nas tintas foi comparada a uma amostra de controle de referência (placas de PC). De acordo com os resultados do RT-PCR, todos os pigmentos apresentaram atividade antiviral, sendo que as superfícies obtidas com a dispersão dos pigmentos em binder-A apresentaram os melhores resultados contra o vírus SARS-CoV-2, com uma inativação do vírus superior a 80% após 24 horas de contato em relação ao controle de referência (PC). |
Abstract: | The use of polysaccharides as fuel in solution combustion synthesis (SCS) for material synthesis is a simple and low-cost method. Furthermore, the use of less polluting fuels, such as plants, contributes to a low-cost synthesis due to their renewable and easily obtainable nature, making the synthetic route more sustainable. Among the benefits of using polysaccharides as fuel, we highlight the nonviolent propagation of combustion and the development of pores in the material through the release of gases during burning. In this study, cassava starch, and Aloe vera, were evaluated as fuels for material synthesis. The objective was to synthesize zinc oxide (ZnO) and cobalt-doped zinc oxide (ZnO:Co) at different concentrations (CoxZn1-xO; x = 1, 5, 10; % by mass) for application as antiviral pigments for architectural coatings. To characterize the pigments, analyses were conducted using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy with energy-dispersive spectroscopy (SEM/EDS), Raman spectroscopy, visible-near infrared (VIS-NIR) spectroscopy, colorimetry (CIEL*a*b* method), and advanced techniques such as X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and near-edge X-ray absorption fine structure spectroscopy (NEXAFS). XRD profiles showed that the obtained oxides have the wurtzite phase as the major phase. However, the ZnO:Co oxides obtained via combustion with Aloe vera exhibited a second phase, the spinel phase of ZnCo2O4, and NEXAFS data corroborated these results. To evaluate the antiviral properties of the pigments, ZnO and ZnO:Co particles were dispersed at a ratio of 10% (w/w) in two water-based acrylic paints: an additive-free acrylic binder (binder-A) and a commercial white paint (paint-B). These paints were then applied to polycarbonate (PC) plates, and the inactivation of the SARS-CoV-2 virus was measured using the RT-PCR protocol after exposing the surfaces containing the synthesized samples to the virus according to the adapted ISO 22196:2011 method. SEM/EDS characterized the coatings, and their wettability characteristics were evaluated. The results showed that the ZnO and ZnO:Co pigments obtained from combustion with starch exhibited excellent distribution and compatibility with the paints used in this study, while the particles obtained with Aloe vera agglomerated on the surface of the coatings when dispersed in both paints. Wettability tests were performed, and the results indicated the formation of hydrophilic surfaces with the addition of pigments in binder-A (AC < 90°C). The antiviral activity of the ZnO particles dispersed in the paints was compared to a reference control sample (PC plates). According to the RT-PCR results, all the pigments exhibited antiviral activity, with the surfaces obtained by dispersing the pigments in binder-A showing the best results against the SARS-CoV-2 virus, with a virus inactivation rate exceeding 80% after 24 hours of contact compared to the reference control (PC). |
Palavras-chave: | Amido de mandioca Aloe vera Sustentabilidade Pigmentos inorgânicos Óxidos de zinco XPS NEXAFS Revestimentos antivirais Coronavírus Cassava starch Aloe vera Sustainability Inorganic pigments Zinc Oxides XPS NEXAFS Antiviral Coatings Coronavirus |
Área(s) do CNPq: | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Estadual do Centro-Oeste |
Sigla da instituição: | UNICENTRO |
Departamento: | Unicentro::Departamento de Ciências Exatas e de Tecnologia |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Química (Doutorado) |
Citação: | PRIMO, JULIA DE OLIVEIRA. SÍNTESE DE PIGMENTOS DE ÓXIDOS DE ZINCO POR COMBUSTÃO DE POLISSACARÍDEOS (AMIDO E Aloe vera) E SUAS PROPRIEDADES ANTIPATOGÊNICAS. 2023. 115 f. Tese (Programa de Pós-Graduação em Química - Doutorado) - Universidade Estadual do Centro-Oeste, Guarapuava. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://tede.unicentro.br:8080/jspui/handle/jspui/2072 |
Data de defesa: | 31-Mar-2023 |
Appears in Collections: | Programa de Pós-Graduação em Química (Doutorado) |
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