Estudo da eletrossíntese de peróxido de hidrogênio em reatores eletroquímicos utilizando eletrodo de difusão gasosa de carbono amorfo com benzofenona

Autor(es)

Taynara Oliveira Silva

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Carlos.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Química de São Carlos (IQSC/BT)
• Data de defesa: 2023-09-11

Membros da banca

Marcos Roberto de Vasconcelos Lanza; Carla Regina Costa; José Joaquín Linares León; Manuel Andrés Rodrigo Rodrigo; Fernanda de Lourdes Souza

• Orientador: Marcos Roberto de Vasconcelos Lanza

Resumo

A busca por novas tecnologias e catalisadores mais eficientes para a eletrossíntese de peróxido de hidrogênio (H2O2) a partir da reação de redução de oxigênio (RRO) por meio da transferência de 2 elétrons despertou o interesse de muitos pesquisadores devido à ampla gama de aplicações industriais do H2O2. As dificuldades na produção de H2O2 a partir da RRO estão relacionadas com o desenvolvimento de catalisadores eficazes e de baixo custo, bem como de um reator eletroquímico que otimize a produção de H2O2 em larga escala. O primeiro capítulo dessa tese explorou o material amorfo carbono Printex L6 (PL6C) modificado com composto orgânico benzofenona-3,3\',4,4\'-tetracarboxílico (BTDA) para ser usado como matriz catódica para a RRO via síntese de H2O2, análises eletroquímicas mostraram que o material modificado atingiu valor satisfatório de seletividade de 97,7%, isso devido ao aumento de sítios ativos do material devido ao acréscimo de grupos oxigenados em sua estrutura. O material modificado PL6C/BTDA 2% foi então utilizado para a fabricação de eletrodo de difusão de gás (EDG) e sua performance foi examinada no Capítulo 2, ao empregá-lo para a geração de H2O2 in situ foram atingidos valores de 275 mg L-1 a 25 mA cm-2, ao aplicar essa condição para a remoção do interferente endócrino Ciprofloxacina via Processos Eletroquímicos Oxidativos Avançados (PEOA), o objetivo foi atingindo em 20 min com completa degradação do poluente. No Capítulo 3, estudou-se a otimização do processo e da célula eletroquímica utilizada, sugerindo um reator com design novo para a geração de H2O2 e também seu aumento de escala, a disposição de célula dívida colabora para uma maior geração de H2O2; a nova proposta de reator com célula dívidaida atingiu valores de eficiência faradaica de ~ 90% com EDG PL6C e valores muito satisfatórios de 99,99% com EDG PL6C/BTDA 2%. O Capítulo 4 apresenta uma possibilidade, até então não explorada, onde o H2O2 foi gerado in situ e acumulado nos primeiros 10 min, atingindo valores de ~112 mg L-1 em 25 mA cm-2, o que foi suficiente para, subsequentemente, ser ativado com UVC e utilizado na degradação do composto Norfloxacina via PEOA, que se sucedeu por completo em 10 min. As conquistas discutidas nesta tese com relação à eletrossíntese de H2O2 a partir materiais catalisadores para degradação de contaminantes orgânicos tem potencial para contribuir com novos estudos visando o desenvolvimento de sistemas de produção de H2O2 e de catalisadores ainda mais eficientes para serem utilizados na degradação de contaminantes. (AU)

• Processo FAPESP: 19/08701-4 - Eletrossíntese de peróxido de hidrogênio utilizando Eletrodos de Difusão Gasosa (EDG) modificados com óxidos metálicos nanoestruturados combinados
• Beneficiário: Taynara Oliveira Silva
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto