"Síntese e caracterização de novos eletrocatalisadores para a eletrogeração de peróxido de hidrogênio"

Resumo

O uso do peróxido de hidrogênio em Processos Eletroquímicos Oxidativos Avançados (PEOAs) é um promissor método para o tratamento de efluentes orgânicos. Este oxidante pode ser produzido in situ a partir da reação de redução do oxigênio (RRO) utilizando Eletrodo de Difusão Gasosa (GDE), o qual possui uma estrutura altamente porosa permitindo que o gás oxigênio permeie por sua estrutura. Após o O2(g) entrar em contato com a solução eletrólito suporte ocorre na interface sólido-líquido-gás a RRO, gerando eletroquimicamente H2O2 em solução. Porém, a produção e a estabilidade do H2O2 dependem de vários fatores como propriedades do cátodo, configuração da célula/reator eletroquímico e condições operacionais uma vez que, reações parasíticas como a evolução de hidrogênio, redução eletroquímica do H2O2 na superfície do cátodo, decomposição do H2O2 e a oxidação desse oxidante no ânodo podem ocorrer.Como o carbono possui alto sobrepotencial para a reação de evolução do hidrogênio e baixa atividade catalítica para a decomposição do H2O2 ele é amplamente empregado como catalisador para a RRO, embora, várias propriedades podem ser melhoradas. Por exemplo, alterando a fonte de carbono podemos alterar o número de elétrons transferidos (eficiência de reação) e o sobrepotencial (consumo energético) para a RRO assim como, a hidrofilicidade e a estabilidade pela modificação do carbono com quinonas, metal-ftalocianinas e óxidos metálicos.A principal proposta deste projeto visa desenvolver atividades de pesquisa relacionadas ao Projeto Temático de Pesquisa - FAPESP: "Estudo e aplicação da tecnologia eletroquímica para a análise e a degradação de interferentes endócrinos: materiais, sensores, processos e divulgação científica", sob a supervisão do coordenador do projeto Prof. Dr. Marcos R. V. Lanza.De especial interesse, a matriz carbono possui um impacto crucial na seletividade para a eletrogeração de H2O2 a partir da RRO. Inicialmente, será investigada a atividade catalítica de materiais ricos em carbono como, biomassa e nitreto de carbono. Posteriormente, esses materiais serão modificados a fim de aumentar suas propriedades catalíticas para a eletrogeração de H2O2. Dentre os modificadores, pretende-se investigar o ferroceno possibilitando o uso desse catalisador em processos Fenton-like em meio ácido e alcalino. Os melhores catalisadores serão utilizados como matriz em EDGs e serão aplicados em PEOAs para o tratamento de efluentes orgânicos (interferentes endócrinos). Durante esses processos, serão monitoradas a cinética de degradação e a mineralização dos compostos de interesse. Além disso, pretende-se identificar os possíveis intermediários formados, visando estabelecer os mecanismos representativos para cada composto, e investigar a toxicidade dos subprodutos de degradação.