Using Palladium and Gold Palladium Nanoparticles Decorated with Molybdenum Oxide for Versatile Hydrogen Peroxide Electroproduction on Graphene Nanoribbons

Autor(es)

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

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES; v. 14, n. 5, p. 17-pg., 2022-01-26.

Resumo

Electrocatalytic production of H2O2 via a twoelectron oxygen reduction reaction (ORR-2e(-)) is regarded as a highly promising decentralized and environmentally friendly mechanism for the production of this important chemical commodity. However, the underlying challenges related to the development of catalytic materials that contain zero or low content of noble metals and that are relatively more active, selective, and resistant for long-term use have become a huge obstacle for the electroproduction of H2O2 on commercial and industrial scales. The present study reports the synthesis and characterization of low metal-loaded (<= 6.4 wt %) catalysts and their efficiency in H2O2 electroproduction. The catalysts were constructed using gold palladium molybdenum oxide (AuPdMoOx) and palladium molybdenum oxide (PdMoOx) nanoparticles supported on graphene nanoribbons. Based on the application of a rotating ring-disk electrode, we conducted a thorough comparative analysis of the electrocatalytic performance of the catalysts in the ORR under acidic and alkaline media. The proposed catalysts exhibited high catalytic activity (ca. 0.08 mA g(noble) (-1)(metal) in an acidic medium and ca. 6.6 mA g(noble metal)(-1) in an alkaline medium), good selectivity (over 80%), and improved long-term stability toward ORR-2e(-). The results obtained showed that the enhanced ORR activity presented by the catalysts, which occurred preferentially via the twoelectron pathway, was promoted by a combination of factors including geometry, Pd content, interparticle distance, and site-blocking effects, while the electrochemical stability of the catalysts may have been enhanced by the presence of MoOx. (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: 17/23464-3 - 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
• 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