Made available in DSpace on 2016-08-29T15:35:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_9760_ÍVINA LANGSDORFF SANTANA.pdf: 1993735 bytes, checksum: 43c6ffaae443a500cc4639da4e920d67 (MD5) Previous issue date: 2016-03-31 / Neste trabalho, cobalto e o lítio presente em cátodos de baterias íon-Li exauridas de celulares Samsumg® e de notebook HP® são recuperadas em um processo hidrometalúrgico. Neste processo, o ácido cítrico é utilizado como agente de lixiviação. A partir da solução lixiviada desenvolvem-se rotas eletroquímica e química para reciclagem de cobalto e lítio. Na rota eletroquímica e com o auxílio da técnica cronopotenciometrica, obtem-se filme fino de um material misto composto por Co(OH)2,Co3O4 e LiCoO2. Devido à grande estabilidade dos complexos de cobalto e lítio na solução lixiviada, uma densidade de corrente de -0,45 Acm-2 e densidade de carga (250, 300 e 350 Ccm-2) são usadas para deposição do Co(OH)2,Co3O4 e LiCoO2. A reciclagem eletroquímica apresenta baixa eficiência de carga de eletrodeposição (em torno de 4,0 %) e o material reciclado tem capacitâncias de 8,39 mF/g para 350 Ccm-2. Para a rota química de reciclagem é utilizado o método de sol-gel. O material precursor é calcinado em diferentes temperaturas (250 °C, 350 °C, 450°C, 650 °C e 850 °C). O material reciclado pelo método de sol-gel, trata-se de uma mistura de óxidos (Co3O4/LiCoO2) para os precursores calcinados até a temperatura de 650 °C. Para o precursor calcinado a 850 °C forma-se apenas o LiCoO2. As misturas de óxidos (Co3O4/LiCoO2) calcinadas em diferentes temperaturas são testadas como catalisadores da fotodegradação do corante azul de metileno. O catalisador calcinado à temperatura de 450 °C tem a melhor atividade catalítica, degradando 90% do azul de metileno em 10 horas de fotocatálise. Medidas eletroquímicas são feitas com o óxido LiCoO2 calcinado a temperatura de 850°C. A voltametria cíclica do LiCoO2 reciclado apresenta boa reversibilidade de intercalação e desintercalação de lítio nos sítios do óxido de cobalto. O LiCoO2 reciclado é um material promissor para fabricação de cátodos de baterias íon-Litio. Esse estudo fornece importantes parâmetros para desenvolvimento de novas metodologias verdes de reciclagem de baterias íon-Li.

Este trabalho compreende a síntese e caracterização de um novo catalisador magneticamente recuperável de CoO para oxidação alílica de alcenos. O catalisador foi preparado através da deposição de nanopartículas (de tamanho entre 2-3 nm) do metal cataliticamente ativo em nanopartículas de magnetita revestidas por sílica. A natureza magnética do suporte permitiu a fácil separação do catalisador do meio reacional após o termino das reações pela simples aproximação de um ímã na parede do reator. O catalisador pôde ser completamente separado da fase líquida, fazendo com que a utilização de outros métodos de separação como filtração e centrifugação, comumente utilizados em sistemas heterogêneos líquidos, fossem completamente dispensados. O catalisador foi inicialmente testado em reações de oxidação do substrato modelo cicloexeno e mostrou seletividade para a produção do produto alílico, cicloex-2-en-1-ona, que é reagente de partida de grande interesse para a síntese de diversos materiais na indústria química. As reações de oxidação foram realizadas utilizando-se apenas O2 como oxidante primário, dispensando o uso de oxidantes tóxicos como cromatos ou permanganatos, que não são recomendados do ponto de vista ambiental. O catalisador sintetizado mostrou ser reutilizável em sucessivos ciclos de oxidação, destacando-se o aumento da seletividade para a formação da cetona alílica conforme o catalisador perde atividade. A lixiviação da espécie ativa para o meio reacional, problema comum na catálise heterogênea, não foi observada. Um estudo cinético mostrou que mesmo no inicio da reação o catalisador tem seletividade para a ocorrência de oxidação alílica em detrimento da reação de oxidação direta que dá origem ao produto epóxido. Em todos os tempos estudados o produto principal da reação foi sempre a cicloexenona. Os estudos também revelaram que CoO é a espécie mais ativa quando comparado com Co2+, Co3O4 e Fe3O4 nas mesmas condições reacionais. O catalisador de CoO foi empregado na oxidação de monoterpenos mostrando alta seletividade para a formação dos produtos alílicos, resultando em derivados oxigenados altamente valiosos para a indústria de fragrâncias. / This master thesis describes the synthesis and characterization of a magnetically recoverable CoO catalyst for allylic oxidation of alkenes. The catalyst was prepared through the deposition of the catalytic active metal nanoparticles of 2-3 nm on silica-coated magnetite nanoparticles. The magnetic nature of the support allowed the easy separation of catalyst from the reaction medium after the completion of the reaction by simply placing a magnet on the reactor wall.The magnetic separation technique used was able to completely isolate the solid from the liquid phase, making the use of other separation methods such as filtration and centrifugation, commonly used in liquid heterogeneous systems, unnecessary.The catalyst was initially tested in the oxidation of cyclohexene, as a model substrate, and showed high selectivity to the formation of the allylic product, cyclohex-2-en-1-one, an interesting starting reactant for many reactions in the chemical industry. The oxidation reactions were performed using O2 as primary oxidant, eliminating the use of toxic oxidants such as chromate or permanganate, which are not environmentally friendly. The synthesized catalyst was found to be reusable in successive runs, with the increasing selectivity to the allylic ketone as the catalyst lost its activity. The leaching of active species to the reaction medium, a common problem in heterogeneous catalysis, was not observed. A kinetic study showed that even at initial times the catalyst is selective for the allylic oxidation despite the direct oxidation, which leads to the formation of the epoxy product. For all reactions studied in different times, the product was always cyclohexenone. The studies also revealed that CoO is the most active species when compared to Co2+, Co3O4 and Fe3O4 in the catalytic conditions studied. The CoO catalyst was used in the oxidation of monoterpenes and showed high selectivity for the allylic products, giving oxygenate derivatives of highly value for flagrance industry.

Este trabalho compreende a síntese e caracterização de um novo catalisador magneticamente recuperável de CoO para oxidação alílica de alcenos. O catalisador foi preparado através da deposição de nanopartículas (de tamanho entre 2-3 nm) do metal cataliticamente ativo em nanopartículas de magnetita revestidas por sílica. A natureza magnética do suporte permitiu a fácil separação do catalisador do meio reacional após o termino das reações pela simples aproximação de um ímã na parede do reator. O catalisador pôde ser completamente separado da fase líquida, fazendo com que a utilização de outros métodos de separação como filtração e centrifugação, comumente utilizados em sistemas heterogêneos líquidos, fossem completamente dispensados. O catalisador foi inicialmente testado em reações de oxidação do substrato modelo cicloexeno e mostrou seletividade para a produção do produto alílico, cicloex-2-en-1-ona, que é reagente de partida de grande interesse para a síntese de diversos materiais na indústria química. As reações de oxidação foram realizadas utilizando-se apenas O2 como oxidante primário, dispensando o uso de oxidantes tóxicos como cromatos ou permanganatos, que não são recomendados do ponto de vista ambiental. O catalisador sintetizado mostrou ser reutilizável em sucessivos ciclos de oxidação, destacando-se o aumento da seletividade para a formação da cetona alílica conforme o catalisador perde atividade. A lixiviação da espécie ativa para o meio reacional, problema comum na catálise heterogênea, não foi observada. Um estudo cinético mostrou que mesmo no inicio da reação o catalisador tem seletividade para a ocorrência de oxidação alílica em detrimento da reação de oxidação direta que dá origem ao produto epóxido. Em todos os tempos estudados o produto principal da reação foi sempre a cicloexenona. Os estudos também revelaram que CoO é a espécie mais ativa quando comparado com Co2+, Co3O4 e Fe3O4 nas mesmas condições reacionais. O catalisador de CoO foi empregado na oxidação de monoterpenos mostrando alta seletividade para a formação dos produtos alílicos, resultando em derivados oxigenados altamente valiosos para a indústria de fragrâncias. / This master thesis describes the synthesis and characterization of a magnetically recoverable CoO catalyst for allylic oxidation of alkenes. The catalyst was prepared through the deposition of the catalytic active metal nanoparticles of 2-3 nm on silica-coated magnetite nanoparticles. The magnetic nature of the support allowed the easy separation of catalyst from the reaction medium after the completion of the reaction by simply placing a magnet on the reactor wall.The magnetic separation technique used was able to completely isolate the solid from the liquid phase, making the use of other separation methods such as filtration and centrifugation, commonly used in liquid heterogeneous systems, unnecessary.The catalyst was initially tested in the oxidation of cyclohexene, as a model substrate, and showed high selectivity to the formation of the allylic product, cyclohex-2-en-1-one, an interesting starting reactant for many reactions in the chemical industry. The oxidation reactions were performed using O2 as primary oxidant, eliminating the use of toxic oxidants such as chromate or permanganate, which are not environmentally friendly. The synthesized catalyst was found to be reusable in successive runs, with the increasing selectivity to the allylic ketone as the catalyst lost its activity. The leaching of active species to the reaction medium, a common problem in heterogeneous catalysis, was not observed. A kinetic study showed that even at initial times the catalyst is selective for the allylic oxidation despite the direct oxidation, which leads to the formation of the epoxy product. For all reactions studied in different times, the product was always cyclohexenone. The studies also revealed that CoO is the most active species when compared to Co2+, Co3O4 and Fe3O4 in the catalytic conditions studied. The CoO catalyst was used in the oxidation of monoterpenes and showed high selectivity for the allylic products, giving oxygenate derivatives of highly value for flagrance industry.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:12:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Gustavo Amorim Santos.pdf: 699656 bytes, checksum: 971524b5001f034de32cefb99d226301 (MD5) Previous issue date: 2010-08-31 / In this work, a methodology for the synthesis of silica-cobalt oxide-based composites was developed by modifying the well known Stöber sol-gel method. The main novelty of the procedure was the use of colloidal suspensions of cobalt oxide or cobalt hydroxide nanoparticles (Co3O4,Co(OH)2), which were previously prepared from the precipitation of Co2+ ions in alkaline medium. The silica-cobalt composites having cobalt contents (w/w) around 8.4 to 11% were characterized by X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric and differential thermal analysis (TG/DTA), temperature programmed reduction (TPR) and adsorption /desorption of nitrogen. The characteristics of the composites which were prepared by employing the colloidal suspensions were compared to those exhibited by other composites which were obtained from cobalt nitrate solution. The influence of cerium nitrate and citric acid was also evaluated. The methodology employed in the synthesis of nanoparticles and composites were reproducible and the prepared materials showed surface areas (300 to 567 cm3/g) and pore diameters (3.8 to 8.1 nm) values which were considered appropriate to use them as catalysts. The calcined composites which were prepared using colloidal suspensions of Co3O4 nanoparticles showed TPR curves with maximum picks at relatively low temperatures, in the range of 275 to 520 oC, suggesting the existence of weak silica-cobalt interactions. The average diameter of Co3O4 crystallites varied from 22 to 30 nm. However, the use of citric acid as a pore-forming agent in the sol-gel synthesis led to composites with enhanced silica-cobalt interactions as a result of the dissolution of the cobalt oxide particles and formation of cobalt silicate. The incorporation of cerium nitrate in the sol-gel mixture did not modify the textural properties of the composites but the reduction of cobalt oxide to metallic cobalt was retarded. The composite which was obtained from the cobalt hydroxide, β-Co(OH)2, colloidal suspension showed weak silica-cobalt interactions as well as intermediate ones, the average diameter of Co3O4 crystallites being 12 nm. Differently from the composites obtained from colloidal suspensions, those which were synthesized using a cobalt nitrate aqueous solution presented mainly cobalt silicate and a low quantity of Co3O4 particles of 11 and 17 nm. The TPR curves of these composites indicated very strong silica-cobalt interactions, as expected. The composites were evaluated as catalysts in the reduction reaction of NO to N2 with the oxidation of CO to CO2. The composites which were prepared from Co3O4 colloidal suspensions without the use of citric acid as pore-forming agent showed maximum conversions as high as 90% for both NO to N2 and CO to CO2, at temperatures above 600°C. On the other hand, the composite prepared using critic acid showed much lower conversions (60 %) at the same temperature. / Neste trabalho foi desenvolvida uma metodologia de síntese de compósitos de óxido de cobalto e sílica a partir de adaptações no método sol-gel do tipo Stöber. A principal novidade do procedimento consistiu na utilização de suspensões coloidais de nanopartículas de óxido ou hidróxido de cobalto (Co3O4, Co(OH)2), as quais foram previamente preparadas por precipitação de íons Co2+ em meio alcalino. Os compósitos de sílica-cobalto contendo teores de cobalto entre 8,4 e 11% (m/m) foram caracterizados por espectroscopia de absorção atômica (AA), difratometria de raios-X (DRX), espectroscopia na região do infravermelho médio com transformada de Fourier (FTIR), análise termogravimétria e térmica diferencial (TG/DTA), redução a temperatura programada (TPR) e adsorção/dessorção de nitrogênio. As características dos compósitos preparados empregando-se suspensões de nanopartículas foram comparadas com as de outros compósitos obtidos a partir de solução de nitrato de cobalto, sendo também avaliada a influência da adição de nitrato de cério e de ácido cítrico. A metodologia desenvolvida mostrou-se reprodutível e os materiais obtidos apresentaram valores adequados de área superficial (300 a 567 cm3/g) e diâmetro de poros (3,8 a 8,1 nm) para serem utilizados como catalisadores. Os compósitos preparados utilizando-se suspensões coloidais de nanopartículas de Co3O4 apresentaram, após calcinação, curvas de redução termoprogramada cujos picos máximos ocorreram em temperaturas relativamente baixas, na faixa de 275 a 520 oC, sugerindo a existência de interações fracas entre a sílica e o cobalto. O diâmetro médio dos cristalitos de Co3O4 nesses compósitos variou entre 22 e 30 nm. No entanto, a utilização de ácido cítrico como agente formador de porosidade na síntese desses compósitos provocou o aumento da interação sílica-cobalto, como resultado da dissolução das partículas de óxido de cobalto e formação de silicato de cobalto. A utilização de nitrato de cério nas sínteses não alterou as propriedades texturais dos compósitos, mas, como esperado, dificultou a redução do óxido de cobalto para cobalto metálico. O compósito obtido a partir de suspensão coloidal de hidróxido de cobalto, -Co(OH)2, por sua vez, apresentou tanto interações sílica-cobalto fracas como intermediárias, sendo de 12 nm o diâmetro médio dos cristalitos de Co3O4, após calcinação do material. Diferentemente dos compósitos preparados a partir das suspensões coloidais do óxido de cobalto, os compósitos que foram sintetizados utilizando-se solução de nitrato de cobalto mostraram, após calcinação, a presença silicato de cobalto e pequena quantidade de partículas de Co3O4 de diâmetros entre 11 e 17 nm. As curvas de TPR desses compósitos indicaram, como esperado, interações sílica-cobalto fortes. Os compósitos foram avaliados na reação de redução do NO em N2 com oxidação do CO a CO2. Para os compósitos em que foram utilizadas nanopartículas de Co3O4 previamente preparadas, na ausência de ácido cítrico, houve conversões máximas de até 90% do NO em N2 e do CO em CO2.. Isso ocorreu em temperaturas superiores a 600 °C. Por outro lado, a utilização do ácido cítrico concomitantemente à incorporação das nanopartículas de Co3O4, conduziu a taxas de conversões inferiores a 60%, em temperaturas superiores a 600 °C.

Submitted by Luanna Matias (lua_matias@yahoo.com.br) on 2015-03-05T14:07:37Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Alécia Maria Golçalves - 2011.pdf: 3110848 bytes, checksum: 0b6c29c9a2a058e2fd9e9c31230c02a6 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luanna Matias (lua_matias@yahoo.com.br) on 2015-03-05T16:24:15Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Alécia Maria Golçalves - 2011.pdf: 3110848 bytes, checksum: 0b6c29c9a2a058e2fd9e9c31230c02a6 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-05T16:24:15Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Alécia Maria Golçalves - 2011.pdf: 3110848 bytes, checksum: 0b6c29c9a2a058e2fd9e9c31230c02a6 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2011-09-12 / The reaction of steam reforming of ethanol is a way produce hydrogen gas, but it is essential to use catalysts to facilitate this reaction. This paper proposes the preparation of nanostructured catalysts impregnated with titanium oxide nanoparticles of cobalt and/or magnesium oxide. From the results of XRD, TEM and BET titanium oxide (anatase - T) obtained from the sol-gel method showed particles with crystallite size of 5-8 nm and a specific surface area of 258 m2g-1. The sodium titanate nanotubes were synthesized by alkaline hydrothermal treatment of titanium oxide in anatase phase, commercial (NT) and synthesized (NTS), resulting in nanotubes with outer diameter from 10 to 30 nm and length of 45 to 110 nm. The impregnation process of the oxides of cobalt and/or magnesium did not cause structural changes in the supports, and present level of metal below the desired level. Profiles of temperature programmed reduction showed the presence of cobalt oxide in the impregnated catalysts. The catalysts evaluated in the reaction of reforming ethanol (Co3O4, NT, NTCo, NTMgCo, and NTMgCo700 NTSMgCo) had ethanol conversion close to 100%, and the catalysts NTSMgCo, NTMgCo700 showed higher selectivity to 87.8% and 89,2%, respectively. With the exception of NT and NTCo catalysts showed no formation of ethylene. The amount of carbon after the catalytic tests ranged from 3.4 to 12.9 (%m/m/h). / A reação de reforma a vapor do etanol é uma forma de produzir o gás hidrogênio, porém é imprescindível a utilização de catalisadores para viabilizar esta reação. Este trabalho propõe catalisadores nanoestruturados de titânio impregnado com nanopartículas de óxido de cobalto e/ou óxido de magnésio. A partir dos resultados de DRX e MET e BET o TiO2 - anatásio obtido a partir do método sol-gel apresentou nanopartículas com tamanho de cristalitos de 5 - 8nm e uma área superficial específica de 258m2g-1. Os nanotubos de titanatos de sódio foram sintetizados por tratamento hidrotérmico alcalino de óxidos de titânio - anatásio com tamanhos de partículas diferentes, apresentaram diâmetro externo de 10 - 30nm e comprimento de 45 - 110 nm. As curvas termogravimétricas mostraram que a decomposição térmica está relacionada à eliminação de água. O processo de impregnação dos diferentes óxidos de cobalto e/ou magnésio apresentou teores menores que o desejado e não proveram alterações estruturais nos nanotubos. O RTP do Co3O4 apresentou três bandas de redução, com máximos em 445, 550 e 660 °C e estas bandas também foram identificadas nos catalisadores impregnados com Co3O4. Os catalisadores Co, NT, NTCo, NTMgCo, NTMgCo700 e NTSMgCo apresentaram conversão do etanol próximo a 100%, sendo que os catalisadores NTSMgCo, NTMgCo700 apresentaram maior seletividade a H2 87,8% e 89,2%, respectivamente, e NTMgCo apresentou seletividade a H2 81,4 % e não formou acetaldeído. Após os testes catalíticos foram observados a deposição de carbono, variando 10 – 53%.

Orientador: Diogo Paschoalini Volanti / Resumo: O avanço na ciência e tecnologia de sensores de compostos orgânicos voláteis (VOCs) é importante para o desenvolvimento sustentável de materiais funcionais. A dissertação de mestrado refere-se à avaliação do uso de óxido de grafeno (GO, sigla em inglês) em óxido metálicos (OM) tipo-n (V2O5) e tipo-p (Co3O4) para melhorar a sensibilidade, a seletividade e o tempo de resposta dos sensores. O GO teve uma modificação sendo submetido a um processo oxidativo. Os OMs nano ou microestrurados foram preparados a partir de seus sais ou por processos de ressolubilização dos óxidos. Por fim, os compósitos GO-OM foram preparados após os percursores ficarem em suspensão com o GO por 24 horas. O GO aumentou a adsorção gasosa dos compostos resultando em maior seletividade e sensibilidade. Por outro lado, os principais benefícios das estruturas nano e microestrutruradas dos OMs seriam a maior área superficial do material resultando em melhores propriedades gasosas, resultando em mais sítios ativos para adsorção do oxigênio e das moléculas do gás analito. As respostas sensoras foram avaliadas na presença de diferentes concentrações (nas faixas de ppm e ppb) de VOCs (ex.: acetona, acetaldeído, etanol, metanol, benzeno, xileno e tolueno) em atmosfera seca. / Abstract: The advancement in science and technology of volatile organic compounds (VOCs) sensors is essential for the sustainable development of functional materials. The master's thesis refers to the evaluation of the use of graphene oxide (GO) in metallic oxides (OM) type-n (V2O5) and type-p (Co3O4) to improve sensitivity, selectivity and the response time of the sensors. The GO had a modification being subjected to an oxidative process. The nano or microstructured OMs were prepared from its precursors. Finally, the GO-OM composites were prepared after the precursors were in suspension with the GO for 24 hours. The GO increased the gaseous adsorption of the compounds resulting in greater selectivity and sensitivity. On the other hand, the main benefits of the nanostructured and micro-structured structures of OMs would be the greater surface area of the material resulting in better gaseous properties, resulting in more active sites for adsorption of oxygen and analyte gas molecules. The sensory responses were evaluated in the presence of different concentrations (in the ppm and ppb ranges) of VOCs (e.g., acetone, acetaldehyde, ethanol, methanol, benzene, xylene and toluene) in a dry atmosphere. / Mestre

This paper describes the development of two chemically modified electrodes (CME). The two systems were developed using multi-walled carbon nanotubes (MWCNT). The first system was developed on glassy carbon electrodes (GCE) with MWCNT and film of cobalt oxides (GCE/MWCNT/Co) for determination of hydrogen peroxide (H2O2) and the second system with MWCNT and ferulic acid (FA) (GCE/MWCNT/FA) for determination of epinephrine (EP). The techniques herein employed were cyclic voltammetry, cronoamperometry, which were used to study the electrochemical behavior of modified electrodes, for obtaining kinetic parameters and for the analytical characterization of systems. In addition, hydrodynamic and cronoamperometric studies were carried out with the aim of obtaining information about the H2O2 and EP oxidation process. This device (GCE/MWCNT/Co) was built through the electrodeposition of cobalt oxides on the surface of GCE/MWCNT, and presented a redox pair with E0 = + 0.175 V vs. Ag/AgCl, rate constant of heterogeneous electron transfer (ks) equal to 8.2 s-1 and the analytical figures of merit for H2O2 determination were: linear response range of 3 - 13344 µmol L-1, limit of detection (LOD) of 0.9 µmol L-1, limit of quantification (LOQ) of 3 mol L-1, sensitivity of 4.37 nA L mol-1 and catalytic constant (µobs) of 1,38 x 104 L mol-1 s-1. The system (GCE/MWCNT/FA) was built through the activation of FA on the (GCE/MWCNT), with detection potential for epinephrine of + 0.200 V vs. Ag/AgCl. It presented kobs of 6.99 x 104 L mol-1 s-1, linear response range of 73 - 1406, LOD, LOQ and sensitivity of 22.28 µmol L-1, 73 µmol L-1 and 3.69 nA L µmol-1, respectively. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho, descreveu-se o desenvolvimento de dois eletrodos quimicamente modificados (EQM). Os dois sistemas foram desenvolvidos utilizando eletrodo de carbono vítreo (ECV) e nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWNTC). O primeiro sensor foi desenvolvido com MWCTN e filmes de óxidos de cobalto (ECV/MWCNT/Co) para determinação de peróxido de hidrogênio (H2O2) e o segundo sensor com MWCNT e ácido ferúlico (AF) (ECV/MWCNT/AF) para determinação de epinefrina (EP). As técnicas empregadas para a realização deste trabalho foram voltametria cíclica e cronoamperometria, as quais foram utilizadas para avaliar o comportamento eletroquímico dos eletrodos modificados, obtenção dos parâmetros cinéticos e caracterização analítica dos sistemas. Além disso, os estudos hidrodinâmicos e cronoamperométricos foram realizados com o objetivo de se obter informações sobre o processo de oxidação de H2O2 e EP. O dispositivo (ECV/MWCNT/Co) foi construído através da eletrodeposição de óxidos de cobalto na superfície de ECV/MWCNT, apresentou um par redox com Eo´ = + 0,175 V vs. Ag/AgCl, constante de velocidade de transferência heterogênea de elétrons (ks) igual a 8,2 s-1. Na quantificação de H2O2, as figuras de mérito foram: faixa linear de resposta igual a 3 - 13344 µmol L-1, limite de detecção (LD) de 0,9 µmol L-1, limite de quantificação (LQ) de 3 µmol L-1, sensibilidade de 4,37 nA L µmol-1 e constante catalítica (kobs) de 1,38 x 104 L mol-1 s-1. O sistema (ECV/MWCNT/AF) foi construído através da ativação de AF sobre o (ECV/MWCNT), com potencial de detecção para epinefrina de + 0,200 V vs. Ag/AgCl. Apresentou kobs de 6,99 x 104 L mol-1 s-1, faixa linear igual a 73 - 1406, LD, LQ e sensibilidade de 22,28 µmol L-1 e 73 µmol L-1, e 3,69 nA L µmol-1, respectivamente.

Este trabalho investigou a obtenção de filmes de óxido de cobalto por spray pirólise e sua caracterização para emprego como eletrocatalisador na geração de H2 por eletrólise de águas naturais via energia solar. A função desse eletrocatalisador é reduzir os sobrepotenciais necessários para eletrolisar a água e a decompor em hidrogênio e oxigênio. Para tanto, soluções precursoras de nitrato de cobalto hexahidratado foram depositadas por spray pirólise sobre uma camada de óxido de estanho dopado com flúor (FTO, em inglês) sobre um vidro sodocálcico, a diferentes concentrações e parâmetros de processo. Foram variadas a temperatura do substrato (de 190°C a 300°C), a distância entre o bico aspersor e o substrato (150 mm a 270mm). Os filmes de óxido de cobalto obtidos foram caracterizados quanto à sua cristalinidade por difração de raio-x, e quanto a sua morfologia por microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram uma forte influência da temperatura do substrato, relacionada com a natureza do solvente e do substrato, na obtenção de filmes contínuos e com aderência. Para avaliar seu desempenho na eletrólise da água, os filmes de óxido de cobalto obtidos foram ensaiados em uma célula eletroquímica, utilizando três águas distintas: água destilada, água do lago Guaíba (Porto Alegre-RS, Brasil) e do mar (Cidreira-RS, Brasil). Foi avaliada a sua eficiência na geração de hidrogênio e oxigênio, utilizando um voltâmetro de Hoffmann, pelo qual se obtinha o volume de gases gerados na eletrólise. A energia necessária para a separação da água foi fornecida por uma célula fotovoltaica exposta à radiação solar. Da mesma forma, foi avaliada sua atividade catalítica em função do tempo de eletrólise. Os resultados indicaram que os filmes eletrocatalisadores de óxido de cobalto obtidos por spray pirólise mostraram-se capazes de catalisar a eletrólise da água, baixando o sobrepotencial necessário, para todas as águas investigadas. A viabilidade de acoplar tal sistema de eletrólise de águas naturais a painéis fotovoltaicos mostrou-se viável e de grande interesse. Esta comprovação de geração de hidrogênio através de águas naturais define um curso para a implantação em larga escala de energia solar através de um mecanismo para o seu armazenamento como combustível. / This study investigated the obtaining of cobalt oxide films by spray pyrolysis and its characterization as electrocatalyst for use in the generation of H2 by electrolysis of natural water via solar energy. The function of this electrocatalyst is to reduce overpotentials needed to electrolyze water and decompose into hydrogen and oxygen. To this end, precursor solutions of cobalt nitrate hexahydrate were deposited by spray pyrolysis on a layer of fluorine-doped tin oxide (FTO) onto a soda lime glass at different concentrations and process parameters. The substrate temperature (190°C to 300 °C), the distance between the spray nozzle and the substrate (150 mm to 270mm) were varied. The films of cobalt oxide obtained were characterized for their crystallinity by x -ray diffraction, and by their morphology by scanning electron microscopy. The results showed a strong influence on the temperature of the substrate, linked to the nature of the solvent and substrate to obtain continuous films and adhesion. To assess their performance in the electrolysis of water, the films of cobalt oxide obtained were tested in an electrochemical cell using three different water: distilled water, lake water Guaiba (Porto Alegre - RS, Brazil) and the sea (Cidreira- RS, Brazil). We evaluated its effectiveness in the generation of hydrogen and oxygen, using a voltmeter Hoffmann, which was obtained by the volume of gas generated in the electrolysis. The energy required for water separation was supplied by a photovoltaic cell exposed to solar radiation. Similarly, we assessed the efficiency loss due to the electrolysis. The results indicated that the electrocatalyst cobalt oxide films obtained by spray pyrolysis were capable of catalyzing the electrolysis of water, lowering the overpotential required for all waters investigated. The feasibility of such a system of coupled natural water electrolysis photovoltaic panels proved to be feasible and of great interest. This proof of hydrogen generation through natural waters sets a course for the large-scale deployment of solar energy through a mechanism for storage as fuel.

Este trabalho investigou a obtenção de filmes de óxido de cobalto por spray pirólise e sua caracterização para emprego como eletrocatalisador na geração de H2 por eletrólise de águas naturais via energia solar. A função desse eletrocatalisador é reduzir os sobrepotenciais necessários para eletrolisar a água e a decompor em hidrogênio e oxigênio. Para tanto, soluções precursoras de nitrato de cobalto hexahidratado foram depositadas por spray pirólise sobre uma camada de óxido de estanho dopado com flúor (FTO, em inglês) sobre um vidro sodocálcico, a diferentes concentrações e parâmetros de processo. Foram variadas a temperatura do substrato (de 190°C a 300°C), a distância entre o bico aspersor e o substrato (150 mm a 270mm). Os filmes de óxido de cobalto obtidos foram caracterizados quanto à sua cristalinidade por difração de raio-x, e quanto a sua morfologia por microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram uma forte influência da temperatura do substrato, relacionada com a natureza do solvente e do substrato, na obtenção de filmes contínuos e com aderência. Para avaliar seu desempenho na eletrólise da água, os filmes de óxido de cobalto obtidos foram ensaiados em uma célula eletroquímica, utilizando três águas distintas: água destilada, água do lago Guaíba (Porto Alegre-RS, Brasil) e do mar (Cidreira-RS, Brasil). Foi avaliada a sua eficiência na geração de hidrogênio e oxigênio, utilizando um voltâmetro de Hoffmann, pelo qual se obtinha o volume de gases gerados na eletrólise. A energia necessária para a separação da água foi fornecida por uma célula fotovoltaica exposta à radiação solar. Da mesma forma, foi avaliada sua atividade catalítica em função do tempo de eletrólise. Os resultados indicaram que os filmes eletrocatalisadores de óxido de cobalto obtidos por spray pirólise mostraram-se capazes de catalisar a eletrólise da água, baixando o sobrepotencial necessário, para todas as águas investigadas. A viabilidade de acoplar tal sistema de eletrólise de águas naturais a painéis fotovoltaicos mostrou-se viável e de grande interesse. Esta comprovação de geração de hidrogênio através de águas naturais define um curso para a implantação em larga escala de energia solar através de um mecanismo para o seu armazenamento como combustível. / This study investigated the obtaining of cobalt oxide films by spray pyrolysis and its characterization as electrocatalyst for use in the generation of H2 by electrolysis of natural water via solar energy. The function of this electrocatalyst is to reduce overpotentials needed to electrolyze water and decompose into hydrogen and oxygen. To this end, precursor solutions of cobalt nitrate hexahydrate were deposited by spray pyrolysis on a layer of fluorine-doped tin oxide (FTO) onto a soda lime glass at different concentrations and process parameters. The substrate temperature (190°C to 300 °C), the distance between the spray nozzle and the substrate (150 mm to 270mm) were varied. The films of cobalt oxide obtained were characterized for their crystallinity by x -ray diffraction, and by their morphology by scanning electron microscopy. The results showed a strong influence on the temperature of the substrate, linked to the nature of the solvent and substrate to obtain continuous films and adhesion. To assess their performance in the electrolysis of water, the films of cobalt oxide obtained were tested in an electrochemical cell using three different water: distilled water, lake water Guaiba (Porto Alegre - RS, Brazil) and the sea (Cidreira- RS, Brazil). We evaluated its effectiveness in the generation of hydrogen and oxygen, using a voltmeter Hoffmann, which was obtained by the volume of gas generated in the electrolysis. The energy required for water separation was supplied by a photovoltaic cell exposed to solar radiation. Similarly, we assessed the efficiency loss due to the electrolysis. The results indicated that the electrocatalyst cobalt oxide films obtained by spray pyrolysis were capable of catalyzing the electrolysis of water, lowering the overpotential required for all waters investigated. The feasibility of such a system of coupled natural water electrolysis photovoltaic panels proved to be feasible and of great interest. This proof of hydrogen generation through natural waters sets a course for the large-scale deployment of solar energy through a mechanism for storage as fuel.

Este trabalho investigou a obtenção de filmes de óxido de cobalto por spray pirólise e sua caracterização para emprego como eletrocatalisador na geração de H2 por eletrólise de águas naturais via energia solar. A função desse eletrocatalisador é reduzir os sobrepotenciais necessários para eletrolisar a água e a decompor em hidrogênio e oxigênio. Para tanto, soluções precursoras de nitrato de cobalto hexahidratado foram depositadas por spray pirólise sobre uma camada de óxido de estanho dopado com flúor (FTO, em inglês) sobre um vidro sodocálcico, a diferentes concentrações e parâmetros de processo. Foram variadas a temperatura do substrato (de 190°C a 300°C), a distância entre o bico aspersor e o substrato (150 mm a 270mm). Os filmes de óxido de cobalto obtidos foram caracterizados quanto à sua cristalinidade por difração de raio-x, e quanto a sua morfologia por microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram uma forte influência da temperatura do substrato, relacionada com a natureza do solvente e do substrato, na obtenção de filmes contínuos e com aderência. Para avaliar seu desempenho na eletrólise da água, os filmes de óxido de cobalto obtidos foram ensaiados em uma célula eletroquímica, utilizando três águas distintas: água destilada, água do lago Guaíba (Porto Alegre-RS, Brasil) e do mar (Cidreira-RS, Brasil). Foi avaliada a sua eficiência na geração de hidrogênio e oxigênio, utilizando um voltâmetro de Hoffmann, pelo qual se obtinha o volume de gases gerados na eletrólise. A energia necessária para a separação da água foi fornecida por uma célula fotovoltaica exposta à radiação solar. Da mesma forma, foi avaliada sua atividade catalítica em função do tempo de eletrólise. Os resultados indicaram que os filmes eletrocatalisadores de óxido de cobalto obtidos por spray pirólise mostraram-se capazes de catalisar a eletrólise da água, baixando o sobrepotencial necessário, para todas as águas investigadas. A viabilidade de acoplar tal sistema de eletrólise de águas naturais a painéis fotovoltaicos mostrou-se viável e de grande interesse. Esta comprovação de geração de hidrogênio através de águas naturais define um curso para a implantação em larga escala de energia solar através de um mecanismo para o seu armazenamento como combustível. / This study investigated the obtaining of cobalt oxide films by spray pyrolysis and its characterization as electrocatalyst for use in the generation of H2 by electrolysis of natural water via solar energy. The function of this electrocatalyst is to reduce overpotentials needed to electrolyze water and decompose into hydrogen and oxygen. To this end, precursor solutions of cobalt nitrate hexahydrate were deposited by spray pyrolysis on a layer of fluorine-doped tin oxide (FTO) onto a soda lime glass at different concentrations and process parameters. The substrate temperature (190°C to 300 °C), the distance between the spray nozzle and the substrate (150 mm to 270mm) were varied. The films of cobalt oxide obtained were characterized for their crystallinity by x -ray diffraction, and by their morphology by scanning electron microscopy. The results showed a strong influence on the temperature of the substrate, linked to the nature of the solvent and substrate to obtain continuous films and adhesion. To assess their performance in the electrolysis of water, the films of cobalt oxide obtained were tested in an electrochemical cell using three different water: distilled water, lake water Guaiba (Porto Alegre - RS, Brazil) and the sea (Cidreira- RS, Brazil). We evaluated its effectiveness in the generation of hydrogen and oxygen, using a voltmeter Hoffmann, which was obtained by the volume of gas generated in the electrolysis. The energy required for water separation was supplied by a photovoltaic cell exposed to solar radiation. Similarly, we assessed the efficiency loss due to the electrolysis. The results indicated that the electrocatalyst cobalt oxide films obtained by spray pyrolysis were capable of catalyzing the electrolysis of water, lowering the overpotential required for all waters investigated. The feasibility of such a system of coupled natural water electrolysis photovoltaic panels proved to be feasible and of great interest. This proof of hydrogen generation through natural waters sets a course for the large-scale deployment of solar energy through a mechanism for storage as fuel.