Eletrossíntese de peróxido de hidrogênio utilizando eletrodos de difusão gasosa (EDGs) modificados com eletrocatalisadores nanoestruturados e a sua aplicação na degradação de compostos orgânicos poluentes

Resumo

A reação de redução do oxigênio (RRO) para eletrogeração do peróxido de hidrogênio (H2O2) é foco de interesse das pesquisas eletroquímicas a anos devido a ampla utilização deste composto como oxidante em diversos procedimentos, em virtude de seu elevado potencial de redução de +1,77 V. Contudo, a utilização dos processos de RRO continuam a ser um desafio devido à sua complexidade cinética e alta demanda energética, acarretando grandes custos operacionais. Visando suprir essas desvantagens, surge a necessidade do estudo da influência de novos materiais eletrocatalisadores para a utilização nestes processos, a fim de tornar o procedimento economicamente viável, diminuindo os custos e aumentando a seletividade da eletrogeração de H2O2. Com este intuito, o presente projeto propõe a síntese de novos nanopartículas de sulfeto de ferro (Fe3S4), modificadas com zinco (Zn), manganês (Mn) e tungstênio (W), no tipo Core-Shell, ancoradas na superfície do carbono Printex L6 (CPL6) para aplicação como eletrocatalisadores no processo de RRO para produção de H2O2 in situ e degradação de antibióticos da classe dos macrólidos. Inicialmente, o comportamento eletroquímico do material será avaliado em sistema de eletrodo de disco anel-rotatório (RDDE), o eletrodo de referência de Ag|AgCl e Contra-eletrodo de platina, em eletrólito suporte solução de K2SO4 0,1 mol L-1 em meio ácido (pH 3,0) e alcalino (pH 9,0). No RRDE, os nanomateriais sintetizados serão depositados formando uma microcamada. Os materiais também serão caracterizados estrutural e morfologicamente através das técnicas de difração de raios-X (XRD), espectroscopia de fotoeletrônica de aios-X (XPS) e microsciopia eletrôncica de varredura e de transmissão (SEM e TEM). Posteriormente serão avaliados estes eletrocatalisadores utilizando o eletrodo de difusão gasosa (EDG) confeccionado com tecido de carbono, CPL6 e as NPs propostas por este projeto, a fim de quantificar a eletrogeração de H2O2, assim como, avaliar os parâmetros que mais influenciam neste processo, como pH e densidade de corrente aplicada. Por fim, o sistema otimizado será aplicado e estudado para a degradação de antibióticos da classe dos macrólidos (azitromicina e eritromicina, por exemplo), através de processos foto-eletroquímicos.