Low Pd loadings onto Printex L6: Synthesis, characterization and performance towards H2O2 generation for electrochemical water treatment technologies

Autor(es)

Fortunato, V, Guilherme ; Kronka, Matheus S. ^[1] ; dos Santos, Alexsandro J. ^[1] ; Ledendecker, Marc ^[2] ; Lanza, V, Marcos R.

Afiliação do(s) autor(es)

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

^[2] Tech Univ Darmstadt, Dept Tech Chem, Alarich Weiss Str 8, D-64287 Darmstadt - Germany

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: Chemosphere; v. 259, NOV 2020.
• Citações Web of Science: 0

Resumo

In order to enhance hydrogen peroxide (H2O2) electrogeneration, a catalyst based on less than 1 wt% of Pd nanoparticles dispersed onto commercially available Printex L6 carbon black (PCL6) is proposed and synthetized. The material was characterized by physico-chemical and electroanalytical methods, demonstrating high activity with a 320 mV lower onset potential compared to pristine PCL6 and high stability after 5000 potential cycles. Its performance places it among the most efficient bi- and monometallic electrocatalysts for H2O2 production. When testing the accumulation of H2O2, a 1.69-fold molar increase was observed for Pd1%/PCL6 compared to PCL6. Different electrochemical advanced oxidation processes based on H2O2 generation have been performed to oxidize and remove pollutants as exemplarily shown on methyl paraben in Na2SO4 solution as model pollutant. A boron-doped diamond electrode was used as anode while Pd1%/PCL6 was tested in a rotating ring disk electrode (RRDE) and gas diffusion setup. Pollutant degradation followed a pseudo-first-order reaction kinetic in the following order: anodic oxidation along with H2O2 generation (AO-H2O2) < AO-H2O2/UVC < electro-Fenton (EF) < photoelectro-Fenton (PEF). The best mineralization performance was found for PEF due to the photodecarboxylation of Fe (III) complexes with UVC light, while the process with lowest energy consumption per order was EF with 0.488 kWh m(-3) order(-1). At the end of the work a route for pollutant mineralization was suggested. (C) 2020 Elsevier Ltd. All rights reserved. (AU)

• 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: 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
• Processo FAPESP: 19/04421-7 - 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
• Beneficiário: Guilherme Vilalba Fortunato
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 17/23464-3 - Estudo da degradação dos agrotóxicos paraquat, metam-sódico e carbaril via Processos Oxidativos Avançados Eletroquímicos (POAE) utilizando eletrodos de difusão gasosa modificados com óxidos bimetálicos
• Beneficiário: Matheus Schiavon Kronka
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 19/20634-0 - Tratamento de águas residuais contaminadas com interferentes endócrinos pela aplicação de processos eletroquímicos de oxidação avançada: efeito sinérgico de diferentes catodos suportados em carbono
• Beneficiário: Alexsandro Jhones dos Santos
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado