Nanoestruturas para a remediação ambiental e produção de energia a partir de fontes renováveis

Resumo

Este projeto tem por objetivo a aplicação de nanomateriais para dois fins: 1) Na eletrogeração de peróxido de hidrogênio pela reação de redução de oxigênio (RRO), visando aplicar este produto em Processos Eletroquímicos Oxidativos Avançados (PEOAs) para fins de degradação de poluentes orgânicos (corantes RB5, Sunset Yellow, Orange II, Ethion, Malation, 17 ±-etinilstradiol e Paracetamol), com o intuito de tratamento de águas reais de lavanderias, água da represa Billings e descarte de hospitais, e 2) Produção de eletrocatalisadores para serem testados em células a combustível de etanol direto alcalinas e ácidas com o intuito de produção de energia limpa e renovável. Na primeira parte os processos podem ser realizados envolvendo a utilização de irradiação de luz UV, reação de Fenton, fotoeletro-Fenton, entre outros. Com esta perspectiva, eletrocatalisadores nanoestruturados (nanopartículas, nanobarras e nanoflores) W, Ce, Co, V, Sn, Mn, Ni suportados em carbono de alta área superficial e/ou em nanotubos de carbono, com ou sem a presença de Au, serão preparados e utilizados como eletrodos de difusão de gás (cátodos) em reatores para a degradação dos corantes, pesticidas, fármacos e hormônio, tendo como anodos Pt e Diamante dopado com boro (DDB) com diferentes dopagens (2500 e 5000 ppm). Na segunda parte eletrocatalisadores de nanobarras de CeO2, nanopartículas e nanoestruturas poligonais definidas de Pt, Sn, Ce, Pd e Nb, Pr, Zr, La, Pr e nanotubos/grafeno como suportes serão utilizados em situações de meia célula, em testes acelerados de estresse, e em células a combustível alcalinas e/ou ácidas para a produção de energia, sendo que a espectroscopia por ATR-FTIR in situ será utilizada para a identificação e quantificação de produtos formados durante os processos de oxidação de etanol (glicerol e etileno glicol). Os materiais serão caracterizados por técnicas físicas tais como Difração de Raios - X (DRX), Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Espectroscopia Fotoeletrônica de Raios-X (XPS), onde serão avaliados aspectos como: tamanho de partícula, fases e formação das nanoestruturas. A eficiência dos eletrocatalisadores será primeiramente avaliada por meio de técnicas voltamétricas (voltametria de varredura linear para a RRO), utilizando-se um eletrodo de disco-anel rotatório, depois utilização de eletrodos de difusão de gás e reatores para a degradação dos poluentes orgânicos. Na degradação dos poluentes orgânicos utilizando-se eletrodos de difusão de gás e processos eletroquímicos oxidativos avançados (PEOAs), os processos serão acompanhados por técnicas como (HPLC), Medida de Concentração de Carbono Orgânico Total Dissolvido (TOC) e cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas. Voltametria e cronoamperometria para a oxidação de etanol, espectroscopia ATR-FTIR in situ para identificação e quantificação de produtos, experimentos em células a combustível de etanol direto para avaliação dos melhores eletrocatalisadores. O desenvolvimento do projeto visa desenvolver nanomateriais para a eletrogeração de peróxido de hidrogênio in-situ, além da utilização de PEOAs para a geração de radicais hidroxila com o peróxido eletrogerado em solução, para a degradação de RB5, Sunset Yellow, Orange II, Ethion, Malation, 17 alfa etinilstradiol e Paracetamol. Além, é claro da produção de energia limpa e renovável a partir de células a combustível de etanol direto. (AU)