Produção e caracterização de nanocompositos metal-grafeno ou óxido de grafeno visando a produção eletrocatalítica de peróxido de hidrogênio: Uma aplicação à degradação de desreguladores endócrinos por processos eletroquímicos oxidativos avançados

• Processo: 19/04421-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2019
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2023
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Sanitária - Tratamentos de Águas de Abastecimento e Residuárias
• Pesquisador responsável: Marcos Roberto de Vasconcelos Lanza
• Beneficiário: Guilherme Vilalba Fortunato
• 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
• Bolsa(s) vinculada(s): 21/14194-8 - Produção e caracterização de nanocompositos metal-grafeno ou óxido de grafeno visando a produção eletrocatalítica de peróxido de hidrogênio: uma aplicação à degradação de disruptores endócrinos por processos eletroquímicos oxidativos avançados, BE.EP.PD
• Assunto(s): Peróxido de hidrogênio Disruptores endócrinos Grafenos Eletrocatalisadores
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Desreguladores endócrinos | Eletrocatalisadores | Grafeno | peróxido de hidrogênio | Processos Eletroquímicos Oxidativos Avançados | reação de redução do oxigênio | Técnicas avançadas de tratamento de águas residuárias

Resumo

O peróxido de hidrogênio (H2O2) desempenha um papel crítico em uma enorme variedade de aplicações industriais, comerciais e domésticas, inclusive no tratamento de águas residuais. Tecnologias de tratamento baseadas na produção eletroquímica in situ de H2O2 através da reação de redução de oxigênio (RRO) representam um caminho inteligente e ecologicamente mais adequado para lidar com esse problema ambiental. O tratamento é baseado na possibilidade de o H2O2 gerar radicais OH- altamente reativos que irão atuar na degradação oxidativa de substâncias orgânicas como pesticidas e outros agentes considerados contaminantes que promovem alterações no sistema endócrino humano e nos hormônios, os interferentes endócrinos (IEs). No entanto, um obstáculo a ser enfrentado na produção eletroquímica de H2O2 via RRO é o desenvolvimento de eficientes materiais catalisadores que reduzam seletivamente as moléculas de O2 à H2O2. Um catalisador seletivo ideal deve apresentar interação/adsorção com/de O2 suficientemente forte para que a reação possa ocorrer sem o rompimento da ligação O=O intermolecular, e sem a necessidade da aplicação de sobrepotenciais. O desempenho do catalisador influencia fortemente o custo total da tecnologia eletroquímica e, apesar dos recentes avanços conquistados pela academia, a viabilidade industrial e comercial para se produzir H2O2 eletroquimicamente ainda requer o desenvolvimento de catalisadores que sejam altamente seletivos, ativos, estáveis e economicamente viáveis. Endereçado à essa problemática, este projeto de pesquisa tem como objetivo o desenvolvimento de materiais nanocompositados do tipo metal/suporte carbônico para atuarem como eficientes catalisadores para a produção de H2O2 via RRO e, posteriormente, aplicar os materiais em processos eletroquímicos para a degradação de IEs.

Publicações científicas

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(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)

DOS SANTOS, ALEXSANDRO J.; FORTUNATO, V, GUILHERME; KRONKA, MATHEUS S.; VERNASQUI, LAIS G.; FERREIRA, NEIDENEI G.; LANZA, V, MARCOS R.. Electrochemical oxidation of ciprofloxacin in different aqueous matrices using synthesized boron-doped micro and nano-diamond anodes. Environmental Research, v. 204, n. A, MAR 2022. (17/10118-0, 19/20634-0, 14/50945-4, 19/04421-7, 17/23464-3, 19/00592-1)

SOUZA, ALAN S.; BEZERRA, LETICIA S.; CARDOSO, EDUARDO S. F.; FORTUNATO, GUILHERME V.; MAIA, GILBERTO. Nickel pyrophosphate combined with graphene nanoribbon used as efficient catalyst for OER. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A, v. 9, n. 18, p. 11255-11267, MAY 14 2021. (19/04421-7)

DA COSTA, ALINE J. M.; KRONKA, MATHEUS S.; CORDEIRO-JUNIOR, PAULO J. M.; FORTUNATO, GUILHERME V.; DOS SANTOS, ALEXSANDRO J.; LANZA, MARCOS R. V.. Treatment of Tebuthiuron in synthetic and real wastewater using electrochemical flow-by reactor. JOURNAL OF ELECTROANALYTICAL CHEMISTRY, v. 882, FEB 1 2021. (16/25831-0, 17/23464-3, 19/04421-7, 16/19612-4, 17/10118-0, 19/20634-0, 14/50945-4)

VERNASQUI, LAIS G.; DOS SANTOS, ALEXSANDRO J.; FORTUNATO, GUILHERME V.; KRONKA, MATHEUS S.; BARAZORDA-CCAHUANA, HARUNA L.; FAJARDO, ANA S.; FERREIRA, NEIDENEI G.; LANZA, MARCOS R. V.. Highly porous seeding-free boron-doped ultrananocrystalline diamond used as high-performance anode for electrochemical removal of carbaryl from water. Chemosphere, v. 305, p. 9-pg., 2022-06-30. (19/20634-0, 14/50945-4, 19/00592-1, 21/07615-7, 17/23464-3, 17/10118-0, 19/04421-7)

RODRIGUES DE SOUZA, MARCIELLI KAROLINE; FREITAS CARDOSO, EDUARDO DOS SANTOS; FORTUNATO, V, GUILHERME; LANZA, V, MARCOS R.; NAZARIO, CARLOS EDUARDO; BOLDRIN ZANONI, MARIA VALNICE; MAIA, GILBERTO; CARDOSO, JULIANO CARVALHO. Combination of Cu-Pt-Pd nanoparticles supported on graphene nanoribbons decorating the surface of TiO2 nanotube applied for CO2 photoelectrochemical reduction. JOURNAL OF ENVIRONMENTAL CHEMICAL ENGINEERING, v. 9, n. 4, AUG 2021. (19/04421-7, 17/10118-0, 15/18109-4)

KOLLE-GOERGEN, EVA; FORTUNATO, GUILHERME; LEDENDECKER, MARC. Catalyst Stability in Aqueous Electrochemistry. CHEMISTRY OF MATERIALS, v. 34, n. 23, p. 14-pg., 2022-11-21. (21/14194-8, 19/04421-7)

CARDOSO, EDUARDO S. F.; FORTUNATO, GUILHERME V.; PALM, IRIS; KIBENA-POLDSEPP, ELO; GRECO, ANDERSON S.; JUNIOR, JORGE L. R.; KIKAS, ARVO; MERISALU, MAIDO; KISAND, VAMBOLA; SAMMELSELG, VAINO; et al. Effects of N and O groups for oxygen reduction reaction on one- and two-dimensional carbonaceous materials. Electrochimica Acta, v. 344, JUN 1 2020. (17/10118-0, 19/04421-7)

V. FORTUNATO, GUILHERME; KRONKA, MATHEUS S.; CARDOSO, EDUARDO S. F.; DOS SANTOS, ALEXSANDRO J.; ROVEDA JR, ANTONIO C.; LIMA, FABIO H. B.; LEDENDECKER, MARC; MAIA, GILBERTO; LANZA, MARCOS R. V.. A comprehensive comparison of oxygen and nitrogen functionalities in carbon and their implications for the oxygen reduction reaction. JOURNAL OF CATALYSIS, v. 413, p. 14-pg., 2022-08-20. (14/50945-4, 17/23464-3, 19/20634-0, 19/22183-6, 17/10118-0, 19/04421-7, 21/13985-1)

FORTUNATO, V, GUILHERME; KRONKA, MATHEUS S.; DOS SANTOS, ALEXSANDRO J.; LEDENDECKER, MARC; LANZA, V, MARCOS R.. Low Pd loadings onto Printex L6: Synthesis, characterization and performance towards H2O2 generation for electrochemical water treatment technologies. Chemosphere, v. 259, NOV 2020. (14/50945-4, 17/10118-0, 19/04421-7, 17/23464-3, 19/20634-0)

KRONKA, MATHEUS S.; FORTUNATO, GUILHERME V.; MIRA, LETICIA; DOS SANTOS, ALEXSANDRO J.; LANZA, MARCOS R. V.. Using Au NPs anchored on ZrO2/carbon black toward more efficient H2O2 electrogeneration in flow-by reactor for carbaryl removal in real wastewater. CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, v. 452, p. 14-pg., 2023-01-15. (19/20634-0, 17/23464-3, 14/50945-4, 17/10118-0, 19/04421-7)

FORTUNATO, GUILHERME, V; PIZZUTILO, ENRICO; KATSOUNAROS, IOANNIS; GOEHL, DANIEL; LEWIS, RICHARD J.; MAYRHOFER, KARL J. J.; HUTCHINGS, GRAHAM J.; FREAKLEY, SIMON J.; LEDENDECKER, MARC. Analysing the relationship between the fields of thermo- and electrocatalysis taking hydrogen peroxide as a case study COMMENT. NATURE COMMUNICATIONS, v. 13, n. 1, p. 7-pg., 2022-04-13. (19/04421-7, 17/10118-0)

FORTUNATO, V, GUILHERME; PIZZUTILO, ENRICO; CARDOSO, EDUARDO S. F.; LANZA, V, MARCOS R.; KATSOUNAROS, IOANNIS; FREAKLEY, SIMON J.; MAYRHOFER, KARL J. J.; MAIA, GILBERTO; LEDENDECKER, MARC. The oxygen reduction reaction on palladium with low metal loadings: The effects of chlorides on the stability and activity towards hydrogen peroxide. JOURNAL OF CATALYSIS, v. 389, p. 400-408, SEP 2020. (19/04421-7, 17/10118-0)

DOS SANTOS, ALEXSANDRO J.; KRONKA, MATHEUS S.; FORTUNATO, V, GUILHERME; LANZA, V, MARCOS R.. Recent advances in electrochemical water technologies for the treatment of antibiotics: A short review. CURRENT OPINION IN ELECTROCHEMISTRY, v. 26, APR 2021. (19/04421-7, 17/10118-0, 14/50945-4, 19/20634-0, 17/23464-3)

BEZERRA, LETICIA S.; MOOSTE, MAREK; FORTUNATO, GUILHERME V.; CARDOSO, EDUARDO S. F.; LANZA, MARCOS R. V.; TAMMEVESKI, KAIDO; MAIA, GILBERTO. Tuning NiCo2O4 bifunctionality with nitrogen-doped graphene nanoribbons in oxygen electrocatalysis for zinc-air battery application. JOURNAL OF ELECTROANALYTICAL CHEMISTRY, v. 928, p. 13-pg., 2022-12-08. (17/10118-0, 19/04421-7, 17/23464-3, 14/50945-4)

FORTUNATO, GUILHERME, V; BEZERRA, LETICIA S.; CARDOSO, EDUARDO S. F.; KRONKA, MATHEUS S.; SANTOS, ALEXSANDRO J.; GRECO, ANDERSON S.; JUNIOR, JORGE L. R.; LANZA, MARCOS R., V; MAIA, GILBERTO. Using Palladium and Gold Palladium Nanoparticles Decorated with Molybdenum Oxide for Versatile Hydrogen Peroxide Electroproduction on Graphene Nanoribbons. ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES, v. 14, n. 5, p. 17-pg., 2022-01-26. (14/50945-4, 17/23464-3, 19/20634-0, 17/10118-0, 19/04421-7)

RODRIGUES, CLAUBER DALMAS; BEZERRA, LETICIA S.; CARDOSO, EDUARDO S. F.; FORTUNATO, GUILHERME V.; BORUAH, PURNA K.; DAS, MANASH R.; LANZA, MARCOS R. V.; MAIA, GILBERTO. Using coupled Ni and Zn oxides based on ZIF8 as efficient electrocatalyst for OER. Electrochimica Acta, v. 435, p. 13-pg., 2022-10-20. (19/04421-7, 17/10118-0, 14/50945-4, 17/23464-3)