Fotodeposição de cobre em eletrodo de diamante dopado com boro: aplicação na redução de nitrato em água

• Processo: 11/10211-3
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2011
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2013
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Neidenei Gomes Ferreira
• Beneficiário: Neidenei Gomes Ferreira
• Instituição Sede: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). São José dos Campos , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Marcos Roberto de Vasconcelos Lanza ; Maria Cristina Forti ; Maurício Ribeiro Baldan
• Assunto(s): Filmes finos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Diamante dopado com boro | fotoeletrodeposição | redução de nitrato | filmes finos e superfície

Resumo

Este projeto tem como proposta viabilizar o uso de eletrodos de diamante modificados com cobre a partir de processo de deposição fotoeletroquímico. Propõe-se também a utilização desses eletrodos de diamante modificados com partículas de cobre na redução eletroquímica de íon nitrato em águas residuais no controle ambiental. Neste contexto, dois aspectos relevantes podem ser destacados dessa proposta. Em primeiro lugar o aspecto inovador da fotoeletrodeposição de um metal (cobre) em um diamante semicondutor (dopado com boro), que representa uma importante contribuição científica. Além disso, o aspecto tecnológico da proposta se insere na preocupação em se controlar a quantidade de nitrato em águas, pois o íon nitrato apresenta riscos toxicológicos com efeitos seriamente indesejáveis à saúde. Serão usados eletrodos de diamante dopado com boro, micro e nanocristalinos, com diferentes níveis de dopagem e de diferentes razões de hibridização sp2/sp3. O processo de fotoeletrodeposição de partículas de cobre será utilizado para melhorar a atividade eletrocatalítica do eletrodo para a redução de íons nitrato, utilizando soluções com diferentes pHs. Devido ao diamante pertencer ao grupo de semicondutores de "gap" largo, uma fonte de luz UV será utilizada para geração de uma fotocorrente de redução para potencializar a deposição do cobre e melhorar a consolidação do mesmo na superfície dos eletrodos modificados, visando à obtenção de um material estável para aplicação na redução do nitrato. A caracterização morfológica e estrutural dos eletrodos modificados será feita por microscopia eletrônica de varredura, microscopia de força atômica, espectroscopia de espalhamento Raman, difração de raios-x de alta resolução, medidas de molhabilidade e energia superficial. A resposta eletroquímica dos eletrodos modificados para o íon nitrato será avaliada por técnicas voltamétricas: cíclica, linear, pulso diferencial e de onda quadrada bem como a eletrólise para avaliar o desempenho dos eletrodos na redução do nitrato. Os resultados eletroquímicos serão comparados com outras técnicas analíticas como cromatografia de íons. Portanto, considerando a infra-estrutura que já está disponível no grupo é solicitado neste Projeto recursos para a aquisição de uma fonte estável de luz UV, acoplada a uma óptica bastante simples, um módulo de pH que será acoplado a um Potenciostato AUTOLAB disponível para esse trabalho, recursos para a uma célula eletroquímica com janela de quartzo assim como recursos montagem de um reator para a eletrólise, utilizando esses eletrodos modificados. (AU)