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Electron paramagnetic resonance study of radical species on NaNbO3@CeO2-modified carbon Vulcan XC72 gas diffusion electrode for electrochemical degradation of paracetamol via electro-Fenton

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Autor(es):
Fernandes, Caio Machado ; Moura, Joao Paulo C. ; Trench, Aline B. ; Sotana, Rafael ; Neto, Ana Maria P. ; Santos, Willy G. ; Santos, Mauro C.
Número total de Autores: 7
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: COLLOIDS AND SURFACES A-PHYSICOCHEMICAL AND ENGINEERING ASPECTS; v. 728, p. 9-pg., 2025-10-23.
Resumo

While electrochemical oxidation is a promising technology for water treatment, a fundamental understanding of the specific radical mechanisms involved in pharmaceutical degradation has remained limited. This study addresses this gap by employing Electron Paramagnetic Resonance (EPR) spectroscopy to directly quantify the radical species generated during the degradation of paracetamol using a novel gas diffusion electrode (GDE) modified with NaNbO3 nanocubes and CeO2 nanorods. This approach provides a critical advancement beyond prior literature by moving from indirect inference to direct, quantitative analysis of reactive species. Results demonstrated that a boron-doped diamond (BDD) anode (65 % center dot OH, 35 % aryl radicals) drastically outperformed a Platinum (Pt) anode (74 % center dot OH, 26 % aryl radicals), achieving complete degradation in 15 min vs. 45 min and 81.6 % vs. 67.8 % mineralization. Consequently, this work provides a foundational mechanistic framework that fundamentally advances the field, offering not just a more effective material system (BDD/NaNbO3@CeO2-GDE) but also a validated methodology for rationally designing and optimizing electrochemical water treatment processes based on quantifiable radical pathways. (AU)

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
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: 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: 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: 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