Novo eletrocatalisador para produção aprimorada de peróxido de hidrogênio e conversão de biomassa

por Mateo González
5 comentários
Electrocatalysis

Método inovador para produção eletrocatalítica de peróxido de hidrogênio e conversão de biomassa desenvolvido por pesquisadores chineses. Atribuição: Hui Xu

Uma equipe de pesquisadores chineses desenvolveu um eletrocatalisador inovador com átomos de Fe coordenados com oxigênio. Este avanço aumenta significativamente a produção de peróxido de hidrogénio (H2O2) e o aumento da biomassa, marcando uma progressão crítica na produção de produtos químicos ecológicos.

Pesquisadores dos Institutos de Ciências Físicas de Hefei da Academia Chinesa de Ciências projetaram um catalisador que consiste em átomos e aglomerados únicos de Fe coordenados por oxigênio. Este catalisador exibe desempenho excepcional na produção eletrocatalítica de H2O2 e na atualização de biomassa.

A importância do H2O2 na eletrocatálise

O peróxido de hidrogênio é um produto químico versátil, essencial em vários setores, incluindo meio ambiente, energia e saúde. Tradicionalmente produzido através de métodos de alta energia, o processo eletrocatalítico utilizando água e oxigênio apresenta uma alternativa mais sustentável. No entanto, este método requer eletrocatalisadores sofisticados para a síntese eficaz e seletiva de H2O2. O potencial de utilização do H2O2 produzido na oxidação orgânica eletroquímica é considerável, oferecendo aplicações substanciais além da limpeza ambiental.

Técnica inovadora de produção de catalisadores

A pesquisa envolveu o uso de celulose bacteriana como regulador de adsorção e fonte de carbono. A criação do catalisador FeSAs/ACs-BCC envolveu impregnação química úmida, pirólise e ataque ácido. Métodos avançados de imagem, como microscopia eletrônica de transmissão de varredura corrigida por aberração, foram empregados para confirmar a presença de átomos únicos e aglomerados de Fe. A estrutura atômica do Fe foi determinada através de espectroscopia de absorção de estrutura fina de raios X e espectroscopia de fotoelétrons de raios X.

Propriedades eletrocatalíticas superiores

O catalisador FeSAs/ACs-BCC demonstrou notável desempenho e especificidade na reação de redução de oxigênio de 2 elétrons (2e – ORR) em ambientes alcalinos. Experimentos subsequentes verificaram o acúmulo de H2O2 no eletrólito.

Avanços na conversão de biomassa

Os pesquisadores alcançaram um avanço na melhoria da biomassa integrando o H2O2 produzido in situ com o processo eletro-Fenton, usando etilenoglicol e Na2SO4 0,1M acidificado como eletrólito. Esta integração rendeu uma alta taxa de conversão de etilenoglicol e seletividade para ácido fórmico, indicando o potencial do processo eletro-Fenton no aprimoramento de materiais derivados de biomassa.

Além disso, uma célula de fluxo trifásica utilizando um eletrodo de difusão de gás foi desenvolvida para aumentar ainda mais a produção de H2O2.

Insights da análise teórica

A análise usando a teoria do funcional da densidade revelou que os aglomerados de Fe são os principais sítios ativos no processo 2e-ORR. A interação entre átomos individuais e aglomerados de Fe desempenha um papel crucial no aumento da eficiência eletrocatalítica para o 2e-ORR.

Implicações para o desenvolvimento futuro de catalisadores

Esta pesquisa abre caminho para o projeto de eletrocatalisadores de nível atômico cruciais para uma conversão eficiente de 2e-ORR em H2O2 e biomassa.

Citação: Hui Xu, et al., “Atomically Dispersed Iron Regulating Electronic Structure of Iron Atom Clusters for Electrocatalytic H2O2 Production and Biomass Upgrading”, Angewandte Chemie International Edition, 09 de novembro de 2023. DOI: 10.1002/anie.202314414.

Perguntas frequentes (FAQs) sobre eletrocatálise

Qual é o principal avanço no desenvolvimento do novo eletrocatalisador?

Cientistas chineses inovaram um eletrocatalisador com átomos de Fe coordenados por oxigênio, melhorando a produção de peróxido de hidrogênio e a atualização da biomassa, um avanço significativo na síntese química sustentável.

Como o novo eletrocatalisador melhora a produção de H2O2?

O eletrocatalisador, desenvolvido por pesquisadores dos Institutos de Ciências Físicas de Hefei, apresenta desempenho eletrocatalítico superior na produção de peróxido de hidrogênio, utilizando um método mais ecológico em comparação aos processos tradicionais de alta energia.

Quais aplicações o peróxido de hidrogênio tem em vários setores?

O peróxido de hidrogênio é amplamente utilizado em vários setores, incluindo gestão ambiental, energia e saúde, devido à sua versatilidade como produto químico.

Que técnicas inovadoras foram usadas para criar o eletrocatalisador?

O catalisador, denominado FeSAs/ACs-BCC, foi criado usando um processo de múltiplas etapas envolvendo impregnação química úmida, pirólise e ataque ácido, empregando celulose bacteriana como regulador de adsorção e fonte de carbono.

Como este estudo contribui para o futuro projeto e desenvolvimento de catalisadores?

Esta pesquisa fornece insights críticos para o projeto de eletrocatalisadores de nível atômico, essenciais para a produção eficiente de peróxido de hidrogênio e conversão de biomassa, marcando um passo fundamental na fabricação sustentável de produtos químicos.

Mais sobre Eletrocatálise

você pode gostar

5 comentários

Sarah Smith Dezembro 21, 2023 - 2:33 pm

não tenho certeza se entendi completamente como isso funciona, mas parece um grande problema para o meio ambiente e para a saúde

Responder
Mike Johnson Dezembro 21, 2023 - 8:36 pm

Coisas incríveis! adoro como a ciência está fazendo tantos avanços, mal posso esperar para ver aonde isso vai levar

Responder
Alex Lee Dezembro 22, 2023 - 12:52 am

não tenho certeza sobre todos os aspectos técnicos, mas parece que isso pode ser enorme para energia sustentável e outras coisas.

Responder
John Doe Dezembro 22, 2023 - 3:49 am

uau, isso é um grande avanço na ciência, esses pesquisadores chineses estão realmente ultrapassando os limites!

Responder
Emma Brown Dezembro 22, 2023 - 5:39 am

o peróxido de hidrogênio é usado em tantas coisas, isso pode mudar o jogo, certo?

Responder

Deixe um comentário

* Ao utilizar este formulário você concorda com o armazenamento e tratamento de seus dados por este site.

SciTechPost é um recurso da web dedicado a fornecer informações atualizadas sobre o mundo acelerado da ciência e da tecnologia. Nossa missão é tornar a ciência e a tecnologia acessíveis a todos por meio de nossa plataforma, reunindo especialistas, inovadores e acadêmicos para compartilhar seus conhecimentos e experiências.

Se inscrever

Assine meu boletim informativo para novas postagens no blog, dicas e novas fotos. Vamos nos manter atualizados!

© 2023 SciTechPost

pt_PTPortuguês