Estudo de eletro-oxidação de glicerol sobre NiOOH/AgO suportado em óxido de grafeno reduzido e nanotubos de carbono de paredes múltiplas
ISBN 978-85-85905-25-5
Área
Materiais
Autores
de Oliveira, J.P.J. (UNESP) ; de Sousa, M.S.P. (UNESP) ; de Sá, A.C. (USP) ; Paim, L.L. (UNESP)
Resumo
No presente trabalho, foi formado um eletrodo compósito de NiOOH/AgO suportado em óxido de grafeno reduzido e nanotubos de carbono de paredes múltiplas por voltametria cíclica sob eletrodos de grafite-epóxi. O comportamento eletroquímico do eletrodo compósito foi avaliado por voltametria cíclica mostrando uma sinergia forte dos materiais com picos bem definidos e um processo reversível com Ipa/Ipc = 1,03 e ΔEp = 79,9 mV. O estudo de concentração de glicerol foi realizado para avaliar o potencial do eletrodo, o estudo mostrou que houve um incremento de corrente anódica nos potenciais de +0,50V e +0,80V.
Palavras chaves
Eletrodo compósito; Glicerol; Eletro-oxidação
Introdução
Na atualidade, o diesel tem sido muito utilizado como um dos principais combustíveis no Brasil, representando recentemente mais de 50% do consumo total de combustíveis de veículos automotivo (PERLINGEIRO. 2014). Entretanto, o diesel colabora diretamente com o efeito estufa, devido a queima de combustíveis fosseis para a sua aquisição. A necessidade pela busca de combustíveis renováveis, limpos e seguros, coloca o biodiesel como uma fonte energética de amplo potencial energético. O desenvolvimento de novas tecnologias para a fabricação de biocombustíveis a partir da biomassa é uma maneira de acrescer expressivamente a produção. No caso específico do biodiesel, o principal benefício da produção de biodiesel a partir de óleos vegetais no Brasil é a utilização do óleo de soja que é plantando em quase todo o território brasileiro. O biodiesel é um biocombustível proveniente de biomassa renovável para uso em motores a combustão, sendo ele obtido através de um método químico designado transesterificação (ANP. 2016). O processo de obtenção do biodiesel pode ser feito a partir do óleo vegetal ou animal com álcoois de cadeia curta, como metanol ou etanol. A reação pode ser catalisada por um ácido ou por uma base, no entanto, a via básica é preferível já que oferece melhores percentuais de conversão (RUSCHEL, et al. 2016). Os catalisadores mais utilizados são o hidróxido de sódio e de potássio. Dessa maneira, resíduos de catalisador podem permanecer no biodiesel por causa da ineficiência do método de limpeza do produto obtido (VELJKOVI, et al. 2015). Com isso, no presente trabalho é proposto a formação de um eletrodo compósito de grafite-epóxi com NiOOH/AgO suportado em óxido de grafeno reduzido e nanotubos de carbonos de paredes múltiplas e avaliar a eletro-oxidação do glicerol.
Material e métodos
O eletrodo compósito foi preparado similarmente à literatura (EMETERIO, et al. 2019), o substrato foi preparado na proporção 60:40 (m:m) de grafite e resina/epóxi (ORBI). O substrato foi colocado em uma seringa de insulina com diâmetro de 4mm e um fio de cobre foi inserido para promover o contato elétrico. O eletrodo foi deixado em repouso durante 24 h em temperatura ambiente. Posteriormente, a superfície do eletrodo de trabalho foi polida com lixa d’água de granulometria de 280, 600, 1200 respectivamente, até a aquisição de uma superfície límpida e homogênea. A eletrodeposição do óxido de grafeno ocorreu de forma similar a literatura (CHEN, et al. 2011) por voltametria cíclica durante 10 varreduras consecutivas em um intervalo de -1,5V a 0,5V (v = 10 mV/s) em dispersão 1 mg/mL de GO. Analogamente a literatura (DE SOUSA, et al. 2018), a eletrodeposição dos nanotubos de carbono funcionalizados ocorreu por voltametria cíclica em 15 ciclos no intervalo de -0,5V a 1,0V com velocidade de varredura de 50 mV/s em suspensão contendo 0,5 mg/mL de FMWCNTs em meio a 0,55 mol/L de HNO3. A deposição de Ni e Ag foi realizada por voltametria cíclica durante 20 varreduras sucessivas em uma solução de 5,0 mmol/L de Ni(NO3)2.6H2O e 2,5 mmol/L de AgNO3 em um intervalo de potencial de 0V a -1,2V a 50 mV/s. Após a deposição, o eletrodo foi passivado em solução de 0,1 mol/L de NaOH. Em seguida foi realizado o estudo do efeito de concentração do glicerol em potenciais de -0,2V a 1,0V a 50 mV/s. As análises eletroquímicas foram realizadas em um Potenciostato PGSTAT 204 da Metrohm controlado pelo software NOVA 2.1, com célula convencional contendo três eletrodos, eletrodo de trabalho, referência de Ag/AgCl e auxiliar de de fio de platina.
Resultado e discussão
O eletrodo grafite/epóxido foi ciclado em 5 mmol/L de K3Fe(CN)3 em 0,5 mol/L de KCl e apresentou um processo reversível com Ipa/Ipc=1,03 e ΔEp=100,1 mV. Após modificação com rGO e FMWCNTs (Fig 1-A) o Ipa/Ipc não variou, entretanto o ΔEp para rGO foi de 80,57 mV e para rGO/FMWCNTs foi de 79,9 mV, ou seja, com as modificações o eletrodo foi se aproximando do estado ideal para um processo reversível de ΔEp=57 mV (BARD, et al. 2001). Após a modificação com NiOOH/AgO, em meio alcalino 0,1 mol/L de NaOH, o eletrodo apresentou pares redox bem definidos. Os picos da Fig 1-B, foram atribuídos conforme literatura (AZEVEDO, et al. 2019) e (DEMONT, et al. 2005) na qual o A1 é referente a eletroformação da monocamada de Ag2O, A2 é a oxidação de Ag2O em AgO e/ou Ag em AgO diretamente, A3 é a oxidação de Ag(0) a Ag(I), A4 é relacionado a oxidação de AgO em Ag2O3. O primeiro pico catódico (B1) é pertinente à redução de Ag2O3 a AgO, sendo o pico B2 atribuído à redução de AgO a Ag2O, e o pico B3 está relacionado à redução de Ag2O para Ag. De acordo com (DE SÁ, ET AL. 2014) o par de pico N1/N2 está relacionado ao par redox Ni(II)/Ni(III), onde o em N1 o Ni(OH)2 é oxidado a NiOOH, e em N2 há a redução de NiOOH a Ni(OH)2. O estudo de concentração de glicerol mostrou respostas em duas regiões diferentes do voltamograma conforme a Fig 2-A, a primeira em 0,60V do Ni (DE SÁ, et al. 2014) e outra em 0,85V da Ag (AZEVEDO, et al. 2019). Nas duas regiões observou a eletro-oxidação do glicerol com relação linear em função da concentração conforme as equações para Ip(0,60V) = 0,0556Cgli + 0,00065 com R=0,999 e para Ip(0,85V) = 0,0668Cgli + 0,0011 com R=0,999 (Fig 2-B).
(A) Voltamogramas cíclicos do eletrodo EG; EG/GO; EG/GO/FMWCNTs; (B) EG/GO/FMWCNTs com NiOOH/AgO em solução de 0,1 mol/L de NaOH.
(A)Voltamograma cíclico das adições de glicerol em solução de 0,1 mol/L de NaOH; (B) Curva de calibração do estudo de concentração de glicerol.
Conclusões
Foi desenvolvido um eletrodo compósito de grafite-epóxi com óxido de grafeno reduzido na superfície e nanotubos de carbonos modificado com NiOOH/AgO. A eletro-oxidação do glicerol foi estudada em meio alcalino e apresentou incremento das correntes anódicas em duas regiões referentes ao NiOOH e AgO. Foi feito o estudo de efeito de concentração do glicerol, onde foi possível observar que o eletrodo oxida o glicerol em duas regiões lineares diferentes. O sistema estudado apresentou um grande potencial para aplicação em processos de oxidação e como sensores.
Agradecimentos
À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo - FAPESP (Proc. N.º 2017/17559-1 e Proc. N.º 2017/09123-9). E ao grupo de pesquisa 2RE/UNESP pelo apoio técnico.
Referências
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