Magnetic field-enhanced oxygen reduction reaction for electrochemical hydrogen peroxide production with different cerium oxide nanostructures

Autor(es)

Fernandes, Caio Machado ; Santos, Aila O. ; Antonin, Vanessa S. ; Moura, Joao Paulo C. ; Trench, Aline B. ; Alves, Odivaldo C. ; Xing, Yutao ; Silva, Julio Cesar M. ; Santos, Mauro C.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL; v. 488, p. 11-pg., 2024-04-06.

Resumo

We investigated cerium oxide nanoparticles of various morphologies (nanosheets, nanocubes, and nanoparticles) supported on carbon Vulcan XC-72 for the two-electron oxygen reduction reaction (ORR). A continuous magnetic field (2000 Oe) was used for the first time in the literature. The best results were for 5 % (w/w) CeO 2 for all three different morphologies, more than doubling the ring current, enhancing the hydrogen peroxide selectivity from 51 % (Vulcan XC-72) to 84 - 89 %, and modifying the onset potential to lesser negative values. The presence of the magnetic field led to even higher ring currents with 5 % (w/w) CeO 2 , H 2 O 2 selectivity from 54 % (Vulcan XC-72) to 88 - 96 % and changing even more the onset potential. Those results were correlated with the Zeeman effect, the Lorentz force, generating magnetohydrodynamic effects, the Kelvin force, and the formation of Bound Magnetic Polarons. This pioneering research introduces an innovative approach, highlighting the potential of an external continuous magnetic field. (AU)

• Processo FAPESP: 22/15252-4 - Eletrocatalisadores nanoestruturados para aplicação em células a combustível alcalinas-ácidas diretas de glicerol
• Beneficiário: Mauro Coelho dos Santos
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Regular
• 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: 22/12895-1 - Processos avançados para a degradação de poluentes emergentes: materiais catalíticos, sensores eletroanalíticos e divulgação científica
• Beneficiário: Marcos Roberto de Vasconcelos Lanza
• 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: 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