Produção do ânodo de ti/tio2-nanotubos/pbo2 para eletrogeração de oxidantes fortes e sua aplicação na eliminação eletroquímica do corante vermelho ácido 1

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2016
Autor(a) principal: Santos, José Eudes Lima
Orientador(a): Huitle, Carlos Alberto Martinez
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
PbO2 eletrodeposição
Nanotubos de TiO2
Radical Hidroxila
Persulfato
Oxidação anódica
Vermelho Ácido 1
Área do conhecimento CNPq:
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/21971
Resumo: Este trabalho teve como objetivo sintetizar o eletrodo Ti/TiO2-nanotubos/PbO2 por anodização eletroquímica e eletrodeposição, investigar a produção de espécies oxidantes fortes e degradação eletroquímica do corante têxtil sintético Vermelho Ácido 1. Para tanto, os nanotubos de TiO2 foram produzidos por anodização eletroquímica em eletrólito misto orgânico-inorgânico, calcinados e, então, decorados com PbO2 por eletrodeposição. Os nanotubos de TiO2 decorados com PbO2 foram caracterizados pelas técnicas de Microscopia Eletrônica de Varredura, Difração de Raios X e por medidas potenciodinâmicas. A determinação de espécies oxidantes fortes foi realizada pelo método ISCO (persulfato) e reação de aprisionamento de spin por RNO (radical hidroxila). A eletrólise galvanostática da amostra sintética contendo o corante AR1 nos ânodos Ti/Pt e Ti/TiO2-nanotubos/PbO2 foi monitorada por espectrometria de UV-visível e demanda química de oxigênio. Foi verificado que o eletrodo Ti/TiO2-nanotubos/PbO2 tem alto sobrepotencial para a reação de evolução de oxigênio sendo um eletrocatalisador ruim para essa reação. Além disso, uma produção significante de radicais hidroxila e persulfato é alcançada em Ti/TiO2-nanotubos/PbO2 quando comparado a Ti/Pt principalmente em densidade de corrente de 60 mA cm-2. Ele também mostrou melhor desempenho na remoção do AR1 com descoloração total do mesmo em 90 min e decaimento da demanda química de oxigênio em 64% na densidade de 60 mA cm-2 e maior eficiência energética em ambas as densidades de corrente de 7,5 e 60 mA cm-2 frente o eletrodo de Ti/Pt. Portanto, o eletrodo de Ti/TiO2-nanotubos/PbO2 exibe boas propriedades catalíticas para aplicações ambientais, tal como oxidação anódica. Além disso, a concentração dos oxidantes foi dependente do material do eletrodo e das condições de oxidação anódica.
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Para tanto, os nanotubos de TiO2 foram produzidos por anodização eletroquímica em eletrólito misto orgânico-inorgânico, calcinados e, então, decorados com PbO2 por eletrodeposição. Os nanotubos de TiO2 decorados com PbO2 foram caracterizados pelas técnicas de Microscopia Eletrônica de Varredura, Difração de Raios X e por medidas potenciodinâmicas. A determinação de espécies oxidantes fortes foi realizada pelo método ISCO (persulfato) e reação de aprisionamento de spin por RNO (radical hidroxila). A eletrólise galvanostática da amostra sintética contendo o corante AR1 nos ânodos Ti/Pt e Ti/TiO2-nanotubos/PbO2 foi monitorada por espectrometria de UV-visível e demanda química de oxigênio. Foi verificado que o eletrodo Ti/TiO2-nanotubos/PbO2 tem alto sobrepotencial para a reação de evolução de oxigênio sendo um eletrocatalisador ruim para essa reação. Além disso, uma produção significante de radicais hidroxila e persulfato é alcançada em Ti/TiO2-nanotubos/PbO2 quando comparado a Ti/Pt principalmente em densidade de corrente de 60 mA cm-2. Ele também mostrou melhor desempenho na remoção do AR1 com descoloração total do mesmo em 90 min e decaimento da demanda química de oxigênio em 64% na densidade de 60 mA cm-2 e maior eficiência energética em ambas as densidades de corrente de 7,5 e 60 mA cm-2 frente o eletrodo de Ti/Pt. Portanto, o eletrodo de Ti/TiO2-nanotubos/PbO2 exibe boas propriedades catalíticas para aplicações ambientais, tal como oxidação anódica. Além disso, a concentração dos oxidantes foi dependente do material do eletrodo e das condições de oxidação anódica.This study aimed to synthesize the Ti/TiO2-nanotube/PbO2 electrode by anodizing electrochemistry and electroplating, investigate the production of strong oxidizing species and electrochemical degradation of synthetic textile dye Acid Red 1. Therefore, the TiO2 nanotubes were produced by anodizing electrochemistry in organic-inorganic mixed electrolyte, calcined and then decorated with PbO2 by electrodeposition. TiO2 nanotubes decorated with PbO2 were characterized by electron microscopy Scan, X-Ray Diffraction techniques and potentiodynamic measurements. The determination of strong oxidizing species was performed by ISCO method (persulfate) and spin trapping reaction by RNO (hydroxyl radical). The galvanostatic electrolysis of synthetic sample containing the dye AR1 in anodes Ti/Pt and Ti/TiO2-nanotube/PbO2 was monitored by UV-visible spectrometry and chemical oxygen demand. It was found that the Ti/TiO2-nanotube/PbO2 electrode has a high overpotential for the reaction of oxygen evolution is a bad electrocatalyst for this reaction. Furthermore, a significant production of hydroxyl radicals and persulfate is achieved in Ti/TiO2-nanotube/PbO2 compared to Ti/Pt mainly current density of 60 mA cm-2. It also showed better performance in the removal of AR1 complete discoloration with the same 90 min and decay of chemical oxygen demand by 64% the density of 60 mA cm-2 and greater efficiency in both current densities of 7.5 and 60 mA cm-2 across the electrode Ti/Pt. Therefore, the electrode Ti/TiO2-nanotube/PbO2 exhibits good catalytic properties for environmental applications, such as anodic oxidation. Furthermore, the concentration of the oxidizing electrode was dependent on the material and the anodic oxidation conditions.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)porCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICAPbO2 eletrodeposiçãoNanotubos de TiO2Radical HidroxilaPersulfatoOxidação anódicaVermelho Ácido 1Produção do ânodo de ti/tio2-nanotubos/pbo2 para eletrogeração de oxidantes fortes e sua aplicação na eliminação eletroquímica do corante vermelho ácido 1info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICAUFRNBrasilinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALJoseEudesLimaSantos_DISSERT.pdfJoseEudesLimaSantos_DISSERT.pdfapplication/pdf3337609https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/21971/1/JoseEudesLimaSantos_DISSERT.pdfd4a28c3638a4fff6916ad55d01c8d2a9MD51TEXTJoseEudesLimaSantos_DISSERT.pdf.txtJoseEudesLimaSantos_DISSERT.pdf.txtExtracted texttext/plain174174https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/21971/4/JoseEudesLimaSantos_DISSERT.pdf.txt0fc4c1de2aab5ce87931ca29f3ab375dMD54THUMBNAILJoseEudesLimaSantos_DISSERT.pdf.jpgJoseEudesLimaSantos_DISSERT.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg4661https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/21971/5/JoseEudesLimaSantos_DISSERT.pdf.jpg7ae3bcd62ed8baefd0bd8710345074c6MD55123456789/219712017-11-03 19:31:06.073oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/21971Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2017-11-03T22:31:06Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
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