Magnetic field-enhanced two-electron oxygen reduction reaction using CeMnCo nanoparticles supported on different carbonaceous matrices

Autor(es)

Fernandes, Caio Machado ; Moura, Joao Paulo C. ; Trench, Aline B. ; Alves, Odivaldo C. ; Xing, Yutao ; Lanza, Marcos R. V. ; Silva, Julio Cesar M. ; Santos, Mauro C.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: MATERIALS TODAY NANO; v. 28, p. 10-pg., 2024-10-03.

Resumo

The current study illustrates the successful synthesis of Ce1.0Mn0.9Co0.1 nanoparticles, characterized through XRD, EPR, magnetization curves, and TEM/HRTEM/EDX analyses. These nanoparticles were then loaded into the carbon Vulcan XC72 and the carbon Printex L6 matrices in varying amounts (1, 3, 5, and 10 % w/w) via wet impregnation method to fabricate electrocatalysts for the 2-electron ORR. Before experimentation, the material was characterized via XPS and contact angle measurements. The electrochemical results produced significant findings, indicating that the electrocatalysts with the nanostructures modifying both carbon blacks notably augmented currents in rotating ring-disk electrode measurements, signifying enhanced selectivity for H2O2 production. Moreover, our research underscored the significant impact of Magnetic Field-Enhanced Electrochemistry, employing a constant magnetic field strength of 2000 Oe, on 2-electron ORR experiments. Particularly noteworthy were the observed results surpassing the ones without the magnetic field, demonstrating heightened currents and improved selectivity for H2O2 production (more than 90 %) facilitated by CeMnCo nanoparticles. These significant findings in electrocatalytic efficiency have practical implications, suggesting the potential for developing more efficient and selective catalysts for the 2-electron ORR. (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: 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