Sodium niobate microcubes decorated with ceria nanorods for hydrogen peroxide electrogeneration: An experimental and theoretical study

Autor(es)

Antonin, Vanessa S. ; Lucchetti, Lanna E. B. ; Souza, Felipe M. ; Pinheiro, Victor S. ; Moura, Joao C. ; Trench, Aline B. ; de Almeida, James M. ; Autreto, Pedro A. S. ; Lanza, Marcos R. V. ; Santos, Mauro C.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: Journal of Alloys and Compounds; v. 965, p. 11-pg., 2023-11-25.

Resumo

The present work investigates the catalytic activity of NaNbO3 microcubes decorated with CeO2 nanorods on carbon (1 %, 3 %, 5 %, and 10 % w/w) for H2O2 electrogeneration. The crystalline phases and the morphology of the materials were identified with scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction and X-ray Photoelectronic spectroscopy. Contact angle measurements were performed to characterize the hydrophilicity of each material. The H2O2 electrogeneration was assessed by oxygen reduction reaction using the rotating ring-disk electrode technique. Electrochemical characterization results shown an enhancement on the H2O2 electrogeneration by NaNbO3 @CeO2/C-based materials compared to what was obtained with pure Vulcan XC72. The 1 % NaNbO3 @CeO2/C electrocatalyst presented the lower starting potential for the ORR and a 2.3 electron transfer, favoring the 2-electron mechanism and providing a higher H2O2 electrogeneration rate. Also, the enhancement of oxygen-containing functional groups showed the potential to comprehensively tune properties and optimize active sites and, consequently, increases the H2O2 electrogeneration. Density functional theory calculations indicated that NaNbO3 and CeO2 surfaces have a similar low theoretical overpotential for this reaction and that CeO2 improves the catalyst facilitating the electron transfer. These results indicate that NaNbO3 @CeO2/C-based electrocatalysts are promising materials for in situ H2O2 electrogeneration. (AU)

• Processo FAPESP: 17/22976-0 - Desenvolvimento de nanoeletrocatalisadores de paládio e nióbio para células a combustível de etanol direto alcalinas
• Beneficiário: Felipe de Moura Souza
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 21/14394-7 - Utilização de carbono Vulcan XC-72 modificado com nanoestruturas de nióbio dopadas com fluor e/ou cério na eletrogeração de H2O2 para degradação de desreguladores endócrinos por processos eletroquímicos oxidativos avançados
• Beneficiário: Aline Barrios Trench
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 21/05364-7 - Eletrocatalisadores nanoestruturados baseados em óxidos de manganês e tungstênio suportados em carbono visando eletrogeração de peróxido de hidrogênio e degradação eletroquímica de ciprofloxacino
• Beneficiário: João Paulo Carvalho Moura
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - 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: 19/01925-4 - Aplicação de eletrodos de difusão gasosa modificados com materiais avançados na eletrossíntese de peróxido de hidrogênio e posterior degradação de poluentes orgânicos
• Beneficiário: Lanna Emilli Barbosa Lucchetti
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 20/14100-0 - Eletrodos a base de niobato de sódio decorados com WO3 e CeO2 para degradação do agrotóxico organofosforado acefato por processos eletroquímicos oxidativos avançados
• Beneficiário: Felipe de Moura Souza
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado