Oxygen reduction reaction: Semi-empirical quantum mechanical and electrochemical study of Printex L6 carbon black

Autor(es)

Marques Cordeiro-Junior, Paulo Jorge ^[1] ; Goncalves, Roger ^[2] ; Guaraldo, Thais Tasso ^[1] ; Paiva, Robert da Silva ^[2] ; Pereira, Ernesto Chaves ^[2] ; de Vasconcelos Lanza, Marcos Roberto ^[1]

Afiliação do(s) autor(es)

^[1] Univ Sao Paulo, Sao Carlos Inst Chem, Ave Trabalhador Sao Carlense 400, BR-13566590 Sao Carlos, SP - Brazil

^[2] Univ Fed Sao Carlos, Dept Chem, BR-13565905 Sao Carlos, SP - Brazil

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: Carbon; v. 156, p. 1-9, JAN 2020.
• Citações Web of Science: 0

Resumo

Amorphous carbon black (CB) is a highly reactive material for O-2 reduction and widely employed in H2O2 generation. Most studies published have confined their investigation to few electrochemical properties of CB and its morphological and structural characterization. However, an in-depth understanding of CB properties and their effects on oxygen reduction reaction appears to be the key to making significant progress in this field. This paper describes the use of quantum mechanical semi-empirical calculations to obtain structural information and electrochemical impedance spectroscopy to access the electrochemical information of Printex L6 CB (PCL6). It is the first report of its kind in the literature. The semi-empirical results show that PCL6 electrode presents an increase in the number of hotspots due to the presence of large amount of sp(2) carbon and functional groups in its composition, which favors O-2 adsorption at lower potentials. The equilibrium distance on PCL6 electrode is closer to the distance of a double bond (C=O), reinforcing O-2 bridge-like adsorption model. Furthermore, PCL6 had proved to be thermodynamically more favourable to O-2 adsorption and requires relatively lower energy and potential (shift of 150 mV). PLC6 is found to undergo an activation process, probably associated with O-2 adsorption, prior to the beginning of reaction. (C) 2019 Elsevier Ltd. All rights reserved. (AU)

• Processo FAPESP: 14/11861-0 - Desenvolvimento de sensores eletroquímicos nanoestruturados na determinação de antibióticos em amostras de interesse ambiental
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• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 14/50945-4 - INCT 2014: Instituto Nacional de Tecnologias Alternativas para Detecção, Avaliação Toxicológica e Remoção de Micropoluentes e Radioativos
• Beneficiário: Maria Valnice Boldrin
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 11/14314-1 - Estudo da modificação de eletrodos de difusão gasosa com catalisadores redox para a eletrogeração de peróxido de hidrogênio (H2O2) in situ
• Beneficiário: Marcos Roberto de Vasconcelos Lanza
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 17/10118-0 - Estudo e aplicação da tecnologia eletroquímica para a análise e a degradação de interferentes endócrinos: materiais, sensores, processos e divulgação científica
• Beneficiário: Marcos Roberto de Vasconcelos Lanza
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
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• Beneficiário: Marcos Roberto de Vasconcelos Lanza
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 16/19612-4 - Degradação dos desreguladores endócrinos carbofurano, metilparabeno e propilparabeno via H2O2 eletrogerado e processos associados (H2O2 eletrogerado/UV, eletro-Fenton e fotoeletro-Fenton)
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• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto