Tailoring the ORR selectivity for H2O2 electrogeneration by modification of Printex L6 carbon with 1,4-naphthoquinone: a theoretical, experimental and environmental application study

Autor(es)

Kronka, Matheus S. ^{[1, 2]} ; Silva, Fernando L. ^[1] ; Martins, Alysson S. ^{[1, 2]} ; Almeida, Michell O. ^[1] ; Honorio, Kathia M. ^[3] ; Lanza, Marcos R. V. ^{[1, 2]}

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] Sao Paulo State Univ, Natl Inst Alternat Technol Detect Toxicol Evaluat, Inst Chem, BR-14800900 Araraquara, SP - Brazil

^[3] Univ Sao Paulo, Sch Arts Sci & Humanities, Arlindo Bettio 1000, BR-03828000 Sao Paulo, SP - Brazil

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: MATERIALS ADVANCES; v. 1, n. 5, p. 1318-1329, AUG 1 2020.
• Citações Web of Science: 1

Resumo

The modification of carbon-based materials with electroactive organic compounds can improve the oxygen reduction reaction (ORR) efficiency toward H2O2 electrogeneration. The present work sought to evaluate the electrochemical properties of a Printex L6 carbon matrix modified with 1,4-naphthoquinone (NQE) and its application toward the removal of paracetamol in different advanced oxidation processes. The 1.0% NQE-modified material showed 93% selectivity for H2O2 electrogeneration compared to 85% for the unmodified carbon matrix. Density functional theory calculations helped confirm the NQE action as an H+ donor by improving the Delta G of the reaction from -277.11 kJ mol(-1) for PL6C to -986.1 kJ mol(-1) for the NQE-modified material. Applied at 75 mA cm(-2), the modified gas diffusion electrode presented a 30% increase in H2O2 electrogeneration compared to the unmodified electrode. Paracetamol removal followed pseudo-first-order reaction kinetics in the following order: anodic oxidation with H2O2 electrogeneration (AO-H2O2) < AO-H2O2/UVC < electro-Fenton (EF) < photoelectro-Fenton (PEF). The action of the NQE modifier helped enhance the ORR activity and selectivity for H2O2 electrogeneration, thus making the material suitable for environmental application in wastewater treatment. (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: 15/14669-5 - Avaliação da eletrossíntese de peróxido de hidrogênio (H2O2) em carbono modificado com 1,4-Naftoquinona
• Beneficiário: Matheus Schiavon Kronka
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• 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: 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