Estudo de carbono Printex L6 modificado com MOF-Zr e MOF-Ru para a eletrossíntese de peróxido de hidrogênio

Os processos oxidativos avançados (POA) consistem em um conjunto de tecnologias baseadas no uso de espécies altamente oxidantes, principalmente o radical hidroxila (HO•) para a oxidação de poluentes orgânicos persistentes. As espécies HO• podem ser obtidas através da ativação do peróxido de hidrogênio (H2O2), o qual pode ser eletrogerado pela reação de redução do oxigênio (RRO) utilizando eletrodos de difusão gasosa (EDG). Os EDGs possuem vantagens em relação aos eletrodos convencionais, por não haver limitação da transferência de massa do oxigênio do seio da solução para a superfície do eletrodo pelo fato do fornecimento do gás ocorrer na interface eletrodo/solução. Nesse sentido, a busca por modificadores orgânicos ou inorgânicos, que possam levar a melhor eficiência de produção de H2O2 é de grande interesse. Estruturas metal-orgânicas (Metal Organic Frameworks - MOFs) são materiais compostos por uma parte metálica e um ligante orgânico, que se auto cristalizam, formando uma rede ordenada, apresentando grande potencial como modificadores buscando maior seletividade e eficiência na eletrogeração do H2O2. Neste trabalho foi feito um estudo eletroquímico do Carbono Printex L6 (CPL6) modificado com proporções variando de 1,0% a 5,0% para o MOF de Rutênio (MOF-Ru) e MOF de Zircônio (MOF-Zr) com a finalidade de avaliar qual a porcentagem mais adequada para obter uma melhoria no CPL6 tanto em termos de eficiência quanto de seletividade na eletrogeração do H2O2. Como resultado, o CPL6 modificado com MOF 1,0% de Zr apresentou seletividade de 94,7% superior à do CPL6 de 93%, por outro lado a modificação com MOF-Ru não levou a melhorias na seletividade. De modo a comprovar o melhor efeito da modificação, o EDG de CPL6 com 1,0% de MOF foi fabricado e sua performance avaliada na produção in situ de H2O2 em diferentes condições de densidade de corrente. Como resultado, 25 mA cm-2 se mostrou a densidade de||corrente. Como resultado, 25 mA cm-2 se mostrou a densidade de corrente mais adequada utilizando o EDG de CPL6 modificado com 1,0% de MOF Zr (647,38 mg L-1 de H2O2 em 90 minutos, eficiência Faradáica de 34,1%) a um menor consumo energético de 16,19 kWh kg-1 comparado ao EDG não modificado, nas mesmas condições.