Improvement of H 2 O 2 electrogeneration using a Vulcan XC72 carbon-based electrocatalyst modified with Ce-doped Nb 2 O 5

Autor(es)

Trench, Aline B. ; Moura, Joao Paulo C. ; Antonin, Vanessa S. ; Fernandes, Caio Machado ; Liu, Liying ; Santos, Mauro C.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: ADVANCED POWDER TECHNOLOGY; v. 35, n. 4, p. 11-pg., 2024-03-20.

Resumo

The use of the oxygen reduction reaction (ORR) for in -situ production of H 2 O 2 is an attractive alternative to replace the methods based on anthraquinone oxidation. This study investigates the modification of Vulcan XC72 carbon with Ce-doped Nb 2 O 5 in different molar proportions and its application as electrocatalysts in the ORR. One performed the characterization of the electrocatalysts using X-ray diffraction, Raman spectroscopy, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, contact angle measurements, and X-ray photoelectron spectroscopy. Subsequently, the electrocatalysts were analyzed for the ORR, and the Nb 2 O 5 doped with 0.5 % Ce showed the highest electrocatalytic response. This electrocatalyst was also employed as a gas diffusion electrode and exhibited more significant H 2 O 2 production at all potentials than the Vulcan XC72 carbon modified solely with Nb 2 O 5 . At the applied potentials of - 1.3 V and - 1.9 V, it produced 105 % and 86 % more H 2 O 2 , respectively, than the Vulcan XC72 carbon modified only with Nb 2 O 5 . These results can be attributed to the doping of Nb 2 O 5 with 0.5 % Ce, which induces local distortions in the crystal lattice of Nb 2 O 5 due to the difference in ionic radius between Nb 5+ and Ce 3+ , combined with increased hydrophilicity and wetting properties, may have facilitated electron transfer and O 2 transport, favoring the ORR. (c) 2024 The Society of Powder Technology Japan. Published by Elsevier BV and The Society of Powder Technology Japan. All rights reserved. (AU)

• 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
• 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: 17/21846-6 - Nanoestruturas para a remediação ambiental e produção de energia a partir de fontes renováveis
• Beneficiário: Mauro Coelho dos Santos
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Regular
• Processo FAPESP: 22/10484-4 - Aplicação de nanomateriais de baixo custo para degradação de interferentes endócrinos por meio de processos de oxidação avançada eletroquímicos sob influência de um campo magnético
• Beneficiário: Caio Machado Fernandes
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado