ELETROCATALISADORES NANOESTRUTURADOS BASEADOS EM ÓXIDOS DE MANGANÊS E TUNGSTÊNIO SUPORTADOS EM CARBONO VISANDO ELETROGERAÇÃO DE PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO E DEGRADAÇÃO ELETROQUÍMICA DE CIPROFLOXACINO
A geração eletroquímica de peróxido de hidrogênio (H2O2) por meio da reação de redução parcial do oxigênio, envolvendo a transferência de dois elétrons, tem despertado amplo interesse, especialmente no que está relacionado à busca por catalisadores mais eficientes. Paralelamente, a persistência e a estabilidade de compostos orgânicos recalcitrantes, como fármacos em corpos hídricos, representam sérios riscos à saúde humana. Nesse contexto, a aplicação de eletrocatalisadores eficazes é fundamental para otimizar processos de remoção desses antibióticos por meio de processos eletroquímicos oxidativos avançados. O presente trabalho tem como objetivo desenvolver novos catalisadores à base da mistura de óxidos MnO2 e WO3 incorporados em Vulcan XC 72. Os eletrocatalisadores foram caracterizados estruturalmente e morfologicamente por diversas técnicas como difração de raios X, microscopias eletrônicas de varredura e transmissão, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X e espectroscopia Raman. Estas técnicas revelaram o sucesso na síntese de óxidos e indicaram modificações na superfície dos catalisadores quando suportados em Vulcan XC 72. Experimentos eletroquímicos hidrodinâmicos foram realizados para avaliar o mecanismo da reação de redução de oxigênio (RRO), no qual foram feitos estudos tanto de cada óxido individualmente como da mistura entre eles incorporados em Vulcan XC 72, em todos os casos houve uma melhora significativa na seletividade da RRO para formação de H2O2 para os materiais oxido/carbono quando comparado com o carbono puro. A melhora na atividade foi atribuída principalmente à maior presença de grupos funcionais oxigenados, à maior molhabilidade da superfície e à interação sinérgica com os óxidos metálicos. Os eletrocatalisadores foram testados em eletrodos de difusão gasosa, a mistura entre óxidos MnO2:WO3/C que foi a proposta principal deste trabalho mostrou uma ótima atividade de eletrogeração 602 mg L-1 alcançando eficiências faradáicas de 95 % sob corrente aplicada de 25 mA cm-2 em experimentos de 2h. Utilizando esse mesmo EDG, a remoção completa da ciprofloxacina foi alcançada em apenas 4 minutos sob irradiação UV e/ou solar simulada no processo fotoeletro-Fenton, com uma taxa de mineralização de 84 % após 6 horas, e ainda remoção do caráter de toxicidade da solução inicial. O eletrocatalisador mostrou excelente estabilidade, mantendo a eficiência de mineralização após seis ciclos, além de apresentar eficiente recuperação de Fe(II) durante o experimento. As vias de degradação da ciprofloxacina foram analisadas por HPLC/MS-MS, destacando o eletrocatalisador MnO2:WO3/C como uma alternativa promissora e eficiente para a eletrossíntese de H2O2 em aplicações práticas de remediação de poluentes emergentes.