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

• Processo: 19/00239-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2019
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2019
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Sanitária - Tratamentos de Águas de Abastecimento e Residuárias
• Pesquisador responsável: Marcos Roberto de Vasconcelos Lanza
• Beneficiário: Jussara Fernandes Carneiro
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 17/10118-0 - Estudo e aplicação da tecnologia eletroquímica para a análise e a degradação de interferentes endócrinos: materiais, sensores, processos e divulgação científica, AP.TEM
• Assunto(s): Peróxido de hidrogênio Processos oxidativos avançados Eletrocatalisadores
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Eletrocatalisadores | peróxido de hidrogênio | Processos Eletroquímicos Oxidativos Avançados | Processos Oxidativos Avançados | Tratamento eletroquímico de efluentes | Técnicas avançadas de tratamento de águas residuárias

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.

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

VALIM, RICARDO B.; TREVELIN, LEANDRO C.; SPERANDIO, DANIEL C.; CARNEIRO, JUSSARA F.; SANTOS, MAURO C.; RODRIGUES, LIANA A.; ROCHA, ROBSON S.; LANZA, V, MARCOS R.. Using carbon black modified with Nb2O5 and RuO2 for enhancing selectivity toward H2O2 electrogeneration. JOURNAL OF ENVIRONMENTAL CHEMICAL ENGINEERING, v. 9, n. 6, DEC 2021. (11/14314-1, 17/10118-0, 16/12597-0, 18/10492-1, 19/00239-0, 13/16690-6, 13/02762-5, 14/50945-4)

ROCHA, ROBSON S.; VALIM, RICARDO B.; TREVELIN, LEANDRO C.; STETER, JULIANA R.; CARNEIRO, JUSSARA F.; FORTI, JULIANE C.; BERTAZZOLI, RODNEI; LANZA, MARCOS R. V.. Electrocatalysis of Hydrogen Peroxide Generation Using Oxygen-Fed Gas Diffusion Electrodes Made of Carbon Black Modified with Quinone Compounds. ELECTROCATALYSIS, v. 11, n. 3, MAR 2020. (13/02762-5, 19/00239-0, 16/12597-0, 14/50945-4, 16/22115-2, 11/14314-1, 17/10118-0)

VALIM, RICARDO BERTHOLO; CARNEIRO, JUSSARA FERNANDES; LOURENCO, JULIO CESAR; HAMMER, PETER; DOS SANTOS, MAURO COELHO; RODRIGUES, LIANA ALVARES; BERTAZZOLI, RODNEI; LANZA, MARCOS ROBERTO DE VASCONCELOS; ROCHA, ROBSON DA SILVA. Synthesis of Nb₂O₅/C for H₂O₂ electrogeneration and its application for the degradation of levofloxacin. Journal of Applied Electrochemistry, v. N/A, p. 15-pg., 2023-08-29. (14/50945-4, 17/10118-0, 11/14314-1, 19/00239-0, 13/02762-5, 21/12053-8)