Hidróxido de níquel suportado em carbono: um catalisador de baixo custo para a eletro-oxidação de alcoóis em meio alcalino

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Novas estratégias no estudo da eletro-oxidação de etanol: nanocatalisadores multimetálisos e análises dos produtos de reação

Pós-graduação em Química - IQ

Eletro-oxidação de metanol e etanol sobre catalisadores suportados de 'PD''AU'

Pós-graduação em Química - IQ

Eletro-oxidação de metanol e etanol sobre PtAu/C em meio alcalino

The development of electrocatalysts for the oxidation of methanol and ethanol is very important, because these alcohols may be used in the anode fuel cells which convert chemical energy directly into electrical energy with high efficiency, cleanly and with low noise. Thus, this study reports to the synthesis of nanocatalysts of PtAu supported on carbon by microemulsion method. The physical characterization of these catalysts is performed through the techniques of X-ray diffraction and transmission electron microscopy. The catalytic activity of the prepared materials was studied using conventional electrochemical techniques and also the technique of spectro-electrochemical in situ FTIR, which allows identification of intermediates and products of the reactions. From the x-ray diffraction, it was observed that the thermal treatment applied to catalysts favored incorporation of Au into the crystal lattice of Pt,that is, increased the formation of PtAu alloy. Micrographs indicated particle size about 3 nm to materials not heat treated and 9 nm to materials subjected to thermal treatment (heating at 150 ° C for 1h and 30 min in argon atmosphere). Current density oxidation of methanol on PtAu / C were superior to pure platinum. Spectroscopic results indicated the presence of formate in solution in 50:50 and the composition showed bands for CO2, indicating complete oxidation, in lower potential. During ethanol oxidation on the catalyst PtAu, the main product formed was acetate, product of incomplete oxidation. The good performance for methanol oxidation can be attributed to large amounts of oxygen species adsorbed on the catalyst surface, or an electronic effect.

Estudo do tratamento sequencial (adsorção e eletro-oxidação) para remediação de efluente sintético contaminado com BTX

This paper proposed the study of the treatment of a synthetic wastewater contaminated with BTX by electro-oxidation batch with the anode of Ti/PbO2, and the adsorption of BTX using expanded perlite as adsorbent material, and to evaluate the best operating conditions both methods in order to perform a sequential treatment (adsorption and electro-oxidation) and achieve greater efficiency in the removal of the compounds. The operating conditions were measured: temperature, current density and applied amount of the adsorbent material, by UV-VIS analysis and Demand Chemical oxygen demand (COD). According to the experimental results, the electro-oxidative treatment was efficient in the degradation of the compounds BTX (benzene, toluene and xylenes) in synthetic sewage due to the electrochemical properties of the anode of Ti/PbO2. The applied current density and temperature promoted increased efficiency of COD removal, reaching obtain percentages greater than 70%. In the adsorption process, the temperature increase was not a factor in the removal of organic matter, while the increase in the amount of adsorbent material led to an increase in the percentage removal, obtaining 66.30% using 2 g of adsorbent. The selected operating conditions of both treatments performed separately take into account the removal efficiency of organic matter, and the low energy consumption and operating costs, so the sequential treatment were satisfactory reaching 87.26% of COD removal using adsorption as a pretreatment. Quantification of BTX through the analysis of gas chromatography at the end of the treatments also confirmed the removal efficiency of organic compounds, giving outstanding advantages to sequential treatment.

Catalisadores trimetálicos nanoestruturados a base de PtRu para oxidação de metanol

Pós-graduação em Química - IQ

O desenvolvimento de nanopartículas de intermetálicos ordenados de ouro e estudo da atividade eletroquímica da reação de oxidação do glicerol

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC

Oxidação eletroquímica de etanol em temperatura ambiente e intermediária: estudo quantitativo das vias reacionais por espectrometria de massas on-line

Na primeira parte do trabalho, foram investigados materiais ativos para eletro-oxidar etanol e acetaldeído seletivos para a rota C2 (Carbono 2) e, também, ativos para eletro-oxidar hidrogênio molecular, visando a aplicação em células a combustível de hidrogênio indireto. Neste tipo de célula, um processador de combustível externo desidrogena o etanol e os produtos desta reação, contendo H2, acetaldeído e, possivelmente, etanol residual, são direcionados para alimentar o ânodo. Neste sentido, o eletrocatalisador anódico pode ser ativo para a eletro-oxidação de etanol residual, bem como acetaldeído, mas este deve catalisar a reação via C2 com o objetivo de evitar a formação de espécies que envenenam a superfície catalítica (CO ou CHx), ou seja, a ligação C-C deve permanecer intacta. Os eletrocatalisadores bimetálicos foram formados por M/Pt/C (onde M = W, Ru ou Sn) e os produtos reacionais foram analisados por DEMS On-line. Os resultados mostraram que Ru/Pt/C e Sn/Pt/C apresentaram maiores taxas de reação global, no entanto, eles não foram seletivos. Por outro lado, W2/Pt3/C foi mais seletivo para a rota C2, dada a não formação de CH4 e CO2. Além disso, este material também foi ativo e estável para a eletro-oxidação de H2, mesmo na presença de acetaldeído, o que o torna um potencial catalisador para aplicação no ânodo de células a combustível de hidrogênio indireto. Na segunda parte do trabalho, o objetivo foi relacionado com o estudo de eletrocatalisadores seletivos para a rota C1 (Carbono 1). A oxidação eletroquímica do etanol e de seus produtos reacionais foram investigados por DEMS on-line em temperatura ambiente e intermediária (245oC). Para temperatura ambiente, utilizou-se solução aquosa de ácido sulfúrico (H2SO4) e, para temperatura intermediária, utilizou-se ácido sólido (CsH2PO4) como eletrólito. Os eletrocatalisadores investigados foram formados por SnOxRuOx-Pt/C e Pt/C. Em temperatura ambiente, os resultados de polarização potenciodinâmica mostraram uma maior atividade eletrocatalítica para o material SnOxRuOx-Pt/C, com eficiência de corrente para formação de CO2 de 15,6% contra 15,2% para Pt/C, sob condições estagnantes, sem controle por transporte de massa. O stripping de resíduos reacionais, após a eletro-oxidação de etanol bulk, sob condições de fluxo, mostraram o acúmulo de espécies com 1 átomo de carbono (CO e CHx) que causam o bloqueio dos sítios ativos e são oxidadas eletroquimicamente somente em mais altos potenciais (ca. 1,0 V). Por outro lado, as curvas de polarização a 245oC mostraram maiores valores de eficiências de correntes para formação de CO2 (45% para Pt/C em ambos potenciais 0,5 V e 0,8 V contra 36% e 50% para SnOxRuOx-Pt/C em 0,5 V e 0,8 V respectivamente) quando comparado com os valores obtidos em temperatura ambiente, mas com atividades similares para SnOxRuOx-Pt/C e Pt/C. Para ambos os eletrocatalisadores, os estudos de espectrometria de massas a 245oC evidenciaram que as rotas eletroquímicas ocorrem em paralelo com rotas puramente químicas, envolvendo catálise heterogênea, de decomposição do etanol, produzindo H2 e CO2 como produtos majoritários.

Estudo da participação das espécies fortemente oxidantes produzidas durante a oxidação eletroquímica de corantes usando eletrodo de diamante dopado com boro: função das propriedades eletroquímicas do eletrodo e condições experimentais

The textile industry is one of the most polluting in the world (AHMEDCHEKKAT et al. 2011), generating wastewater with high organic loading. Among the pollutants present in these effluents are dyes, substances with complex structures, toxic and carcinogenic characteristics, besides having a strong staining. Improper disposal of these substances to the environment, without performing a pre-treatment can cause major environmental impacts. The objective this thesis to use a technique of electrochemical oxidation of boron doped diamond anode, BDD, for the treatment of a synthetic dye and a textile real effluent. In addition to studying the behavior of different electrolytes (HClO4, H3PO4, NaCl and Na2SO4) and current densities (15, 60, 90 and 120 mA.cm-2 ), and compare the methods with Rhodamine B (RhB) photolysis, electrolysis and photoelectrocatalytic using H3PO4 and Na2SO4. Electrochemical oxidation studies were performed in different ratio sp3 /sp2 of BDD with solution of RhB. To achieve these objectives, analysis of pH, conductivity, UV-visible, TOC, HPLC and GC-MS were developed. Based on the results with the Rhodamine B, it was observed that in all cases occurred at mineralization, independent of electrolyte and current density, but these parameters affect the speed and efficiency of mineralization. The radiation of light was favorable during the electrolysis of RhB with phosphate and sulfate. Regarding the oxidation in BDD anode with different ratio sp3 /sp2 (165, 176, 206, 220, 262 e 329), with lower carbon-sp3 had a longer favoring the electrochemical conversion of RhB, instead of combustion. The greater the carbon content on the anodes BDD took the biggest favor of direct electrochemical oxidation

Síntese de nanopartículas de prata suportadas sobre nanotubos de carbono de paredes múltiplas para eletrooxidação de benzeno

Silver nanoparticles (Ag) were deposited on multi-walled carbon nanotube by eletroless. The hybrid Ag/MWCNT was used in the modification of glassy carbon electrode (GC) surface. The electrochemical characterization confirmed the presence of Ag in the nanocomposite has been showed that the synthesis was successful. The GC electrode modified with Ag/MWCNT film was evaluated for electro-oxidation of benzene. The electrochemical behavior presented an improvement on the catalytic surface in relation to non-modified GC electrode. The anodic peak current increased the magnitude in three times when compared with the CG electrode modified only with MWCNT

Determinação de açucares em bagaço de palha de cana-de-açúcar por cromatografia líquida de alta eficiência com detecção eletroquímica utilizando eletrodos de nanotubos modificados com óxidos metálicos

Pós-graduação em Química - IQ

Estudo da eficiência eletroquímica para tratamento de chorume gerado em aterro sanitário brasileiro

This work was performing effluent degradation studies by electrochemical treatment. The electrochemical oxidation (EO) hydroquinone (H2Q) was carried out in acid medium, using PbO2 electrode by galvanostatic electrolysis, applying current densities of 10 and 30 mA/cm2 . The concentration of H2Q was monitored by differential pulse voltammetry (DPV). The experimental results showed that the galvanostatic electrolysis process performance significantly depends on the applied current density, achieving removal efficiencies of 100% and 80 % and 10 applying 30 mA/cm2 , respectively. Furthermore, the electroanalytical technique was effective in H2Q be used as a detection method. In order to test the efficiency of PbO2 electrode, the electrochemical treatment was conducted in an actual effluent, leachate from a landfill. The liquid waste leachate (600ml effluent) was treated in a batch electrochemical cell, with or without addition of NaCl by applying 7 mA/cm2 . The efficiency of EO was assessed against the removal of thermo-tolerant coliforms, total organic carbon (TOC), total phosphorus and metals (copper, cobalt, chromium, iron and nickel). These results showed that efficient removal of coliforms was obtained (100%), and was further decrease the concentration of heavy metals by the cathode processes. However, results were not satisfactory TOC, achieving low total removal of dissolved organic load. Because it is considered an effluent complex were developed other tests with this effluent to monitor a larger number of decontamination parameters (Turbidity, Total Solids, Color, Conductivity, Total Organic Carbon (TOC) and metals (barium, chromium, lithium, manganese and Zinc), comparing the efficiency of this type of electrochemical treatment (EO or electrocoagulation) using a flow cell. In this assay was compared to electro streaming. In the case of the OE, Ti/IrO2-TaO5 was used as the anode, however, the electrocoagulation process, aluminum electrodes were used; applying current densities of 10, 20 and 30 mA/cm2 in the presence and absence of NaCl as an electrolyte. The results showed that EO using Ti/IrO2–TaO5 was anode as efficient when Cl- was present in the effluent. In contrast, the electrocoagulation flow reduces the dissolved organic matter in the effluent, under certain experimental conditions.

Síntese estereosseletiva da naftotectona

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, 2016.

Avaliação do processo de tratamento de chorume do aterro sanitário de Jardim Gramacho utilizando a técnica de Eletro-Fenton

Este trabalho compara a utilização do tratamento eletrolítico e do tratamento Eletro-Fenton, em corrente alternada (CA), no chorume proveniente do aterro de Gramacho, no estado do Rio de Janeiro. O tratamento eletrolítico consiste em utilizar eletrodos de Fe em contato com a eletricidade, que em pH adequado, sofrem dissolução formando o agente coagulante in situ. O tratamento Eletro-Fenton consiste na geração de um dos componentes do reagente de Fenton pelo método eletrolítico. Nesse trabalho o reagente de Fenton é formado pelos íons ferro gerados pelo tratamento eletrolítico unindo-se ao peróxido de hidrogênio 30% adicionado exteriormente. Amostras do chorume foram caracterizadas pelos parâmetros pH, condutividade, salinidade, temperatura, turbidez, sólidos totais dissolvidos (STD) e Demanda Química de Oxigênio (DQO). O uso do tratamento eletrolítico só mostrou resultados de remoção para DQO e cor. Para garantir um melhor desempenho na remoção de DQO e cor e encontrar valores de remoção para a turbidez foi necessário o uso do tratamento Eletro-Fenton. Alguns parâmetros são importantes no uso dessa técnica, tais como pH, dosagem de peróxido, intensidade de corrente e tempo reacional. Os resultados obtidos para a remoção de DQO, cor e turbidez, foram respectivamente, 74%, 95% e 95%, nas condições operacionais: pH 4, dosagem de 5 mL de peróxido de hidrogênio a 30 %, intensidade de corrente de 2A e tempo reacional de 30 minutos. O tratamento Eletro-Fenton se mostrou mais favorável, pois o tratamento eletrolítico nas mesmas condições operacionais, só apresentou resultado de remoção de DQO que foi de 56%, mesmo sendo o consumo energético idêntico para ambos os processos (0,6 k W h m-3)

Preparo de óxidos de manganês em presença de biomassa e avaliação catalítica em reações de oxidação de hidrocarbonetos e remoção catalítica de SOx

Os riscos de poluição ao meio ambiente envolvendo petróleo envolvem, não só o seu transporte, como também seu refino. O prejuízo causado por um derramamento de petróleo vai além de danos à fauna e flora, pois envolvem também questões sociais. A emissão de óxidos de enxofre, denominadas SOx, durante o refino de petróleo através do craqueamento catalítico em leito fluidizado (FCC) também é uma das preocupações ambientais, já que esses óxidos estão relacionados com o a formação de chuva ácida e problemas respiratórios. Os hidrocarbonetos provenientes de um derramamento podem ser degradados em produtos menos agressivos ao meio ambiente, por oxidação química, por exemplo. Já as emissões de enxofre na unidade de FCC podem ser minimizadas por diversos processos, como por exemplo, o uso de aditivos nas unidades de FCC. Nesse trabalho óxidos de manganês dos tipos OMS-1 e OMS-2 foram sintetizados em presença e ausência de biomassa e óxidos OMS-2 foram dopados com os metais cobre, vanádio e ferro. Possíveis alterações em suas propriedades, suas atividades catalíticas em oxidação de hidrocarbonetos e em testes de captura de enxofre em condições de temperatura similares à unidade de FCC foram investigadas. Constatou-se uma diminuição na área superficial, tamanho e volume de poros nos óxidos sintetizados em presença de biomassa, através de uma análise de adsorção e dessorção de N2 (ASAP), porém seus difratogramas em uma análise de difração de raio X de pó (DRX) revelaram a obtenção de estruturas do criptomelano em todos os OMS-2. Os óxidos OMS-2 testados na oxidação do cicloexano, não sofreram modificações em sua estrutura após seu uso como catalisador, mas a presença da biomassa na síntese não aumentou sua atividade catalítica. Nos testes DeSOx, o óxido dopado com ferro apresentou o melhor desempenho e testes em ciclos mostraram ser possível sua reutilização