Diante de aspectos econômicos e ambientais que relacionam o aquecimento global e o uso contínuo de matrizes energéticas contaminantes, torna-se necessário o desenvolvimento de tecnologias que contribuam para a redução de emissão de poluentes e geração de energia sustentável. Neste contexto, o processo CLC (Combustão com Recirculação Química) é sugerido como uma alternativa para captura de CO2 que permiti a geração de energia sustentável. As questões-chave sobre o uso desta técnica estão na eficiência e custo do carregador de oxigênio, que é um sólido constituído geralmente por óxido metálico, e dependendo da composição e microestrutura, o uso de óxidos bimetálicos em uma estrutura porosa podem ser atraentes para o processo CLC/CLR. O presente trabalho visou entender sobre o efeito da composição química, da moagem de alta energia e da temperatura de tratamento térmico na microestrutura e propriedades físicas de misturas de pós de α-Al2O3, Nb2O5 e Ta2O5 (relação molar de 50:45:5, 50:5:45, 50:50:0 e 95:5:0). Utilizou-se dois tipos de moinho: um moinho planetário Fritsch P-7 (vaso e esferas de ZrO2) e um moinho SPEX 8000M (vaso de WC-Co, usando esferas de aço endurecido e de alumina). Em seguida, os corpos a verde com 10 mm de diâmetro foram preparados por prensagem uniaxial a partir dos pós moídos, as quais foram aquecidas a 600, 800 e 1000°C ao ar. Visando obter características desejadas para transportadores de oxigênio, foram adicionados polietileno de alta densidade (PEAD) ou grafite em quantidades variadas nos corpos a verde. Os materiais produzidos foram caracterizados com auxílio de técnicas de difratometria de raios X (DRX), análises térmicas (DSC/TG), microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectrometria por energia dispersiva (EDS), volumetria (BET), picnometria a He e análise elementar por fluorescência de raios X (FRX). Os resultados mostraram que o aumento do tempo de moagem proporcionou uma redução da intensidade dos picos de DRX das fases α-Al2O3, Nb2O5 e Ta2O5, não havendo formação da fase AlNbO4 ou AlNb(Ta)O4 nos pós moídos de Al2O3+Nb2O5 e Al2O3+Nb2O5+Ta2O5, respectivamente. No entanto, tais fases foram formadas em pós aquecidos à 800 e 1000°C. Análises mostraram que o acréscimo de PEAD resultou na formação de poros superficiais e internos nas pastilhas, o que não foi notado em amostras contendo adição de grafite. Pastilhas de 95Al2O3-5Nb2O5 apresentam maior área superficial, devido apresentarem maior quantidade de α-Al2O3 na mistura de pós de partida. Em pós moídos com esferas de aço, a etapa de lixiviação ácida contribuiu para remoção de 98,4% do ferro da amostra com maior teor de Al2O3. / Given the economic and environmental measures that relate global warming and the continuous use of contaminating energy matrices, it is necessary to develop technologies that contribute to a reduction of pollutant emissions and sustainable energy generation. In this context, the CLC process (Chemical-Looping Combustion) is suggested as one alternative to CO2 capture that allows the generation of sustainable energy. The key issues on the viability of this technique are in the efficiency and cost of oxygen charger, which is a solid generally composed by metal oxide, and depending on the composition and microstructure, the use of bimetal oxides in a porous structure can be potentially attractive for CLC and CLR processes. The present work aimed to understand the effect of chemical composition, high-energy ball milling and heat-treatment temperature on the microstructure and physical properties of the α-Al2O3, Nb2O5 e Ta2O5 powder mixtures. Two kind of ball mills were utilized adopting: a planetary Fritsch P-7 mill (vial and balls of ZrO2) and a SPEX 8000M mill (vial of WC-Co, using hardened steel and alumina balls). Following, green bodies with 10 mm diameter were prepared by axial pressing from the milled powders, which were heated in air at 600, 800 and 1000°C. Aiming to obtain desired characteristics for oxygen carriers, were added high-density polyethylene (HDPE) or graphite in different amounts on the bodies green. The produced materials were characterized by means of X-ray diffraction (XRD), thermal analyses (DSC/TG), optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectrometry (EDS), volumetric (BET), He pycnometry and wavelength dispersive X-ray fluorescence (XRF). The results showed that the increase in the milling time provided reduction on intensity in the XRD peaks of the α-Al2O3, Nb2O5 and Ta2O5 phases, there is no formation of AlNbO4 or AlNb(Ta)O4 during milling of Al2O3+Nb2O5 e Al2O3+Nb2O5+Ta2O5 powders, respectively. However, these phases were formed in powders heated at 800 and 1000°C. Analysis showed that the HDPE addition has resulted in the formation of surface and internal pores into the cylinders, which no notice in samples containing graphite addition was achieved. The 95Al2O3-5Nb2O5 cylinders presented higher surface area due to higher alpha alumina amount in starting powders. For ceramic powders processed with steel balls, the acid lixiviation step has contributed for an iron removal of 98.4% from the sample with highest Al2O3 content. / Programa Institucional de Bolsas de Pós-Graduação - PIB-PÓS

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2369.pdf: 5148465 bytes, checksum: d891d4bfd2db0334a6a1044b38493b74 (MD5) Previous issue date: 2007-03-15 / Financiadora de Estudos e Projetos / The mechanical spectroscopy technique applied to diffusion studies in body-centered cubic (BCC) metals, such as tantalum. Transition metals, as the tantalum, that has a crystalline structure (BCC), can dissolve large amounts of heavy interstitial solutes, oxygen being an example. In the case of low concentrations, a direct linear relation exists between the maximum height of peaks of internal friction (Q¡1 max) and the concentration of present interstitial solid solution. However, when it is have high concentration of these interstitial elements, an anti-symmetrical broadening of the peak of anelastic relaxation is observed due to the multiple relaxation processes followed by a variation of the temperature which characterizes the metallic matrix-element interstitial interaction. In the present work was observed that the peaks of internal friction which had the Ta-O interaction were not steady and could be occurring the formation of precipitated during the temperature heating cycle. To prove this hypothesis, a large amount of measures were done in different frequencies with a sample of tantalum produced by Escola de Engenharia Química-USP/Lorena. The experimental specters of mechanical relaxation were obtained using the inverted torsional pendulum-type Ke, having an oscillation frequency in the range of 2Hz- 8Hz, temperature heating 300K-700K, with a rate of heating of 1K/min, in better vacuum of 2x10¡6 Torr. These experimental specters Debye elementary peaks through the computational method of successive subtractions making it possible to identify and calculate the mechanical relaxation processes and its parameters (type of interactions, strength of the internal friction peak, temperature of peak, energy of activation and time relaxation). Finally, the following complementary analysis were also used to: X-ray diffraction measures, analysis of the oxygen concentration, metallographic analysis using optical and scanning electronic microscope, and energy dispersive spectroscopy (EDS). / A técnica de espectroscopia mecânica tem sido utilizada para estudar o processo de difusão em metais que possuem estrutura cristalina cúbica de corpo centrado (CCC), como o tântalo. Metais de transição com estrutura (CCC) podem dissolver quantidades apreciáveis de solutos intersticiais pesados, como por exemplo, oxigênio. Para o caso de baixas concentrações, existe uma relação direta entre a altura máxima dos picos de atrito interno (Q¡1 max) e a concentração do elemento intersticial presente em solução sólida. Contudo, para maiores concentrações destes elementos intersticiais, observa-se um alargamento assimétrico dos picos de relaxação anelástica devido a mais de um processo de relaxação seguido por uma variação da temperatura que caracteriza a interação matriz metálica-elemento intersticial. Neste trabalho, observou-se que os picos de atrito interno devido a interação Ta-O, não eram estáveis e poderia estar ocorrendo a formação de precipitados durante o ciclo de temperatura. Para comprovação desta hipótese, uma série de medidas em diferentes freqüências foram realizadas na amostra de tântalo produzidas pela Escola de Engenharia Química - USP/Lorena. Os espectros de relaxação mecânica foram obtidos utilizando o pêndulo de torção invertido - Tipo Kê - operando numa faixa de freqüência de oscilação entre 2Hz a 8 Hz, entre as temperaturas de 300 K a 700 K, com taxa de aquecimento de 1K/min, pressão da ordem de 2X10¡6 Torr. Estes espectros experimentais foram decompostas em picos elementares de Debye através do método computacional de subtrações sucessivas, sendo identificados e calculados os processos de relaxações mecânicas e os parâmetros (tipos de interações, intensidade do pico de atrito interno, temperatura de pico, energia de ativação e tempo de relaxação) de cada processo envolvido. Para auxiliar o desenvolvimento deste trabalho foram utilizadas as seguintes análises complementares: - medidas de difração de raios X; - análises da concentração total de nitrogênio, carbono e oxigênio; - análises metalográficas, utilizando os microscópios ótico e microscópio eletrônico de varredura e espectroscopia de disperção de energia (EDS).

Submitted by ROSANA FERNANDES ANTONIO null (rosanafernandes@terra.com.br) on 2016-05-31T17:28:39Z No. of bitstreams: 1 TESE-revisão final completa.pdf: 3847881 bytes, checksum: e10b8224324efd0b693acb74474081b5 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-06-01T13:12:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 antonio_rf_dr_bauru.pdf: 3847881 bytes, checksum: e10b8224324efd0b693acb74474081b5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-01T13:12:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 antonio_rf_dr_bauru.pdf: 3847881 bytes, checksum: e10b8224324efd0b693acb74474081b5 (MD5) Previous issue date: 2016-04-28 / O tântalo vem se destacando entre os biomateriais metálicos devido a propriedades como baixa reatividade química, ótima duc¬tibilidade, elevada resistência à corrosão e ótima bioatividade. Neste trabalho foi utilizada a técnica de oxidação eletrolítica assistida por plasma (PEO- do ingês, Plasma Electrolytic Oxidation) em substrato de tântalo, utilizando-se como eletrólito uma solução de acetato de cálcio e glicerofosfato dissódio, com a finalidade de se crescer um revestimento de hidroxiapatita sobre a superfície metálica. No processo PEO empregou-se pulsos de tensão contínua com frequência de 100 Hz e foram avaliados os efeitos da variação da diferença de potencial aplicada entre os eletrodos, que foi variada de 350 a 500 V, e do tempo de tratamento, que variou de 60 a 600 s. Para análises da composição química e estrutural dos revestimentos foram utilizadas espectroscopias de reflexão/absorção no infravermelho (IRRAS) e de energia dispersiva de raios X (EDS) e difração de raios X (XRD), enquanto que a morfologia da superfície foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Empregando-se a técnica de perfilometria determinou-se a rugosidade das superfícies tratadas. A bioatividade dos revestimentos foi avaliada a partir de ensaios de adesão e crescimento de células osteoblásticas. Os melhores resultados foram obtidos com amostras tratadas em 500V com um tempo mínimo de 300 s. Nestas condições foi possível a formação de um revestimento de hidroxiapatita cristalina, confirmada por XRD. Os espectros obtidos com IRRAS também confirmaram a presença de espécies químicas responsáveis pela formação de hidroxiapatita como fosfatos (PO43-), hidroxilas (OH-) e carbonatos (CO3-2). As amostras tratadas apresentaram bioatividade e viabilidade celular maiores que as observadas com o tântalo como recebido, devido às estruturas cristalinas de hidroxiapatita juntamente com a elevada rugosidade superficial obtida com o tratamento. A energia térmica gerada nas amostras durante o tratamento foi um fator determinante para se explicar a formação da hidroxiapatita. / Tantalum is becoming increasingly important amongst metallic biomaterials due to its special properties such as low reactivity, excellent ductility, high resistance to corrosion as well as high bioactivities. In this work Plasma Electrolytic Oxidation technique PEO, was employed on Tantalum substrate using a calcium acetate and glycerophosphate sodium with the goal of generating a coating of hydroxyapatite on the metallic surface. In this PEO process, DC pulses of 100 Hz were used. The differential of potential between the electrodes in the range of 350 V to 500 V were applied that lasted from 60s to 600s and their *effects were evaluated. For chemical composition and structural analysis of coating, Infrared Reflection Absorption Spectroscopy (IRRAS) were employed together with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and diffraction of X-ray (XRD). The morphology of the surface was evaluated with Electronic Scanning Microscopy. With profilometry techniques the roughness of the treated surface was determined. The bioactivity of the coating was assessed by testing the adhesion and development of osteoblastic cells. The best results were obtained with samples undergoing a tension of 500 V lasting for a minimum of 300 s. Under these conditions it was possible to form hydroxyapatite crystal that was confirmed by DRX. The spectra obtained with IRRAS also confirmed the presence of chemical species responsible for the formation of hydroxyapatite such as phosphate groups (PO43-), hydroxyls (OH-) and carbonates (CO32-). The treated samples show greater cellular bioactivity and viability than those observed in raw tantalum due to the crystal structure of hydroxyapatite together with high surface roughness obtained as a result of the treatment. The thermal energy generated in samples during the treatment was a determining factor for explaining the formation of hydroxyapatite.

Submitted by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-09-14T12:35:31Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Reprodução Não Autorizada.pdf: 47716 bytes, checksum: 0353d988c60b584cfc9978721c498a11 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-09-14T12:35:44Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Reprodução Não Autorizada.pdf: 47716 bytes, checksum: 0353d988c60b584cfc9978721c498a11 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-14T12:35:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Reprodução Não Autorizada.pdf: 47716 bytes, checksum: 0353d988c60b584cfc9978721c498a11 (MD5) Previous issue date: 2018-06-29 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In view of the need to explore new treatment options for Cutaneous Leishmaniasis (LC), we evaluated the efficacy of fluorinated analogues of pentamidine [1,5-bis (4-amidinophenoxy) - 3,3-difluoropentane-5A6F; and 1,5-bis (4-amidinophenoxy) -2,2,3,3,4,4-hexafluoropentane- 5A6F], a drug used in the treatment of LTA, besides synthesizing, characterizing and evaluating the efficacy of bioactive inorganic nanomaterials ( NIB) of niobium oxides (Nb) and tantalum (Ta) oxides, nanoformulations with therapeutic properties still unknown. Were performed in vitro evaluations (efficacy against promastigotes and amastigotes, and cytotoxicity in murine macrophages) and in vivo (clinical and parasitological evolution of LC in mice and hamsters) evaluations against Leishmania (Leishmania) amazonensis e L. (Viannia) guyanensis. Inhibitory concentration 50 (IC50) of fluorinated analogues against L. (L.) amazonensis promastigotes after 24 hours (h) of treatment was 71.66 and 49.50 nM/mL for 5A2F and 5A6F, respectively, while the positive control (C+) was 47.94 nM/mL. The IC50 for L. (V.) guyanensis after 24 h was 17.53, 45.17 and 41.03 nM/mL for C+, 5A2F and 5A6F, respectively, evidencing the higher sensitivity of this species to the diamidines. The efficacy against amastigotes, measured from the infection rate of macrophages (MØ), of L. (L.) amazonensis after 48 h exposure to 50 nM/mL was greater than 70% for C+ and 5A2F, while against L. (V.) guyanensis, under the same conditions and exposure period, was higher than 90%. There was no significant difference between the evolution of LC in mice infected with L. (L.) amazonensis treated with diamidines and negative control (C-), while in infected mice with L. (V.) guyanensis was observed clinical cure in all treatments, although no parasitological cure was observed. The NIB presented size of 76.53 nm and a ζ potential of 19.63 mV for NIB-Nb, and 19.22 nm and potential ζ of 22.57 mV for NIB-Ta, after the synthesis. The NIB-Ta showed efficacy against promastigotes of L. (L.) amazonensis and L. (V.) guyanensis, whereas NIB-Nb stimulated the replication of L. (L.) amazonensis, surpassing the parasite number of negative control in the majority of concentrations tested. The effectiveness of NIB against amastigotes was better than those observed for C+ in all treatments after 48 hours of exposure, especially the effect on L. (V.) guyanensis, maintaining efficacy higher than 90% in treatments with 6.00 μM/mL. The evolution of LC in hamsters infected with L. (L.) amazonensis and by L. (V.) guyanensis was not satisfactory after treatment using NIB, since they presented inflammatory properties in the affected tissue, which increased the increase and severity of the lesions. It was demonstrated during the study that uninfected animals also presented local damage and inflammation after consecutive NIB administrations, a fact that explains the inefficacy and that may encourage future studies. The results with the diamidine analogs were more expressive in the experimental treatments, but the in vitro NIB results can still be explored in future studies against LC. / Diante da necessidade de explorar novas opções de tratamentos para a Leishmaniose Cutânea (LC), avaliamos a eficácia de análogos fluorados da pentamidina [1,5-bis(4-amidinofenoxi)- 3,3-difluoropentano - 5A6F; e 1,5-bis(4-amidinofenoxi)-2,2,3,3,4,4-hexafluoropentano - 5A6F], medicamento utilizado no tratamento da LTA, além de sintetizar, caracterizar e avaliar a eficácia de nanomatrizes inorgânicas bioativas (NIB) de óxidos de nióbio (Nb) e de tântalo (Ta), nanoformulações com propriedades terapêuticas ainda desconhecidas. Foram realizadas avaliações in vitro (eficácia contra promastigotas e amastigotas, além de citotoxidade em macrófagos murinos) e in vivo (evolução clínica e parasitológica da LC em camundongos e hamsters) contra Leishmania (Leishmania) amazonensis e L. (Viannia) guyanensis. A concentração inibitória 50 (CI50) dos análogos fluorados contra promastigotas de L. (L.) amazonensis após 24 horas (h) de tratamento foi de 71,66 e 49,50 nM/mL para o 5A2F e o 5A6F, respectivamente, enquanto para o controle positivo (C+) foi de 47,94 nM/mL. A CI50 para L. (V.) guyanensis após 24 h foi de 17,53, 45,17 e 41,03 nM/mL para o C+, o 5A2F e o 5A6F, respectivamente, evidenciando a maior sensibilidade dessa espécie aos diamidínicos. A eficácia contra amastigotas, medida a partir da taxa de infecção de macrófagos (MØ), de L. (L.) amazonensis após 48 h de exposição a 50 nM/mL foi maior que 70% para C+ e 5A2F, enquanto contra L. (V.) guyanensis, nas mesmas condições e período de exposição, foi superior a 90%. Não houve diferença significativa entre a evolução de LC em camundongos infectados com L. (L.) amazonensis tratados com diamidínicos e o controle negativo (C-), enquanto em camundongos infectados com L. (V.) guyanensis foi observada cura clínica em todos os tratamentos, embora não tenha sido observada cura parasitológica. As NIB apresentaram tamanho de 76,53 nm e um potencial ζ de 19,63 mV para NIB-Nb, e 19,22 nm e potencial ζ de 22,57 mV para NIB-Ta, após a síntese. O NIB-Ta apresentou eficácia contra promastigotas de L. (L.) amazonensis e L. (V.) guyanensis, enquanto as NIB-Nb estimularam a replicação de L. (L.) amazonensis, superando o número de parasitos do controle negativo na maioria das concentrações testadas. A eficácia das NIB contra amastigotas foi melhor que a observada para C+ em todos os tratamentos após 48 horas de exposição, especialmente sobre L. (V.) guyanensis, mantendo eficácia superior a 90% em tratamentos com 6,00 μM/mL. A evolução da LC em hamsters infectados com L. (L.) amazonensis e por L. (V.) guyanensis não foi satisfatória após o tratamento com as NIB, uma vez que apresentaram propriedades inflamatórias no tecido afetado, o que potencializou o aumento e a gravidade das lesões. Foi demonstrado durante o estudo que animais não infectados também apresentavam dano local e inflamação após administrações consecutivas das NIB, fato que explica a ineficácia e que pode fomentar o interesse em estudos futuros. Os resultados com os análogos de diamidínicos foram mais expressivos nos tratamentos experimentais, mas os resultados das NIB in vitro sugere que esses materiais ainda podem ser explorados em futuros estudos contra LC.

O estudo do eletrorrevestimento de tântalo sobre aço e sobre cobre foi realizado na mistura eutética FLINAK (29,2% LiF - 11,7% NaF - 59,1% KF - % em massa) contendo 15% em massa de K2TaF7. Foram estudadas as influências da densidade de corrente catódica, do tempo de eletrólise, da temperatura e da natureza do substrato sobre as eficiências de correntes catódicas e a morfologia dos revestúnentos. Depósitos de tântalo lisos, brilhantes, aderentes e uniformes foram obtidos com alta eficiência de corrente catódica usando os seguintes parâmetros: densidade de corrente catódica de 23 mA/cm2 a 50 mA/cm2, temperatura de 750°C e tempo de eletrólise de 30 minutos a 120 minutos. Os revestimentos obtidos nestas condições possuem espessuras de 18 µm a 41 µm. Os depósitos de tântalo sobre aço e sobre cobre são constituídos de tântalo puro, sem formação de camada de difusão. Ensaios de eletrodeposição de camadas delgadas de tântalo em catodos de formas e geometrias complexas mostraram o bom poder de cobertura do tântalo. Curvas potencial de circuito aberto x tempo, feitas à temperatura ambiente em soluções de ácido nítrico a 40%, a 50% e a 60% em massa, ácido clorídrico a 3,6% em massa e ácido sulfúrico a 80% em massa, mostraram ótima concordância entre o potencial de circuito aberto estacionário do tântalo maciço comercial e dos revestimentos de tântalo sobre cobre nestes meios. Curvas potencial de circuito aberto x tempo feitas à temperatura ambiente em meio de ácido clorídrico a 3,6% em massa, para revestimentos sobre aço mostraram que a semelhança com o tântalo maciço só é observada em depósitos recentes, o que foi atribuído à difusão do ferro do substrato para a superficie do revestimento. Ensaios gravimétricos mostraram que a velocidade de corrosão dos revestimentos é comparável com a do tântalo comercial, em meios de ácido nítrico a 40% e a 50% em massa, à temperatura de ebulição. / The study of tantalum electroplating on copper and carbon steel has been carried out in FLINAK eutectic (29.2% LiF -11.7% NaF -59.1% KF - wt%) containing 15wt% K2TaF7. The effects of current cathodic density, time of electrolysis, temperature and substrate kind have been studied in relation to the cathodic current efficiencies and the coating morphology. Tantalum deposits, with good smoothness, brightness, adherence and uniformity were obtained with high cathodic efficiency, using the following conditions: 23 mA/cm2 to 50 mA/cm2 cathodic current densities, 30 minutes to 120 minutes electrolysis time interval and 750°C temperature. Under these conditions the coatings are about 18 µm to 41 µm thick. The deposits obtained on carbon steel and copper are both constituted of pure tantalum without formation of interdiffusion layer. The results of tantalum thin coatings electrodeposition on cathodes of complex geometrics and shapes showed the good throwing power of tantalum. Open circuit potential x time curves have been recorded for massive tantalum and for tantalum coatings on copper in 40 wt%, 50 wt% and 60 wt% nitric acid, 3.6 wt% hydrochloric acid and 80 wt% sulfurie acid at room temperature. They showed similar stationary open-circuit poteutial values for both the massive tantalum and the tantalum coatings. Open circuit potential x time curves for tantalum coatings on carbon steel performed in 3.6%wt hydrochloric acid at room temperature showed that the similarity with massive tantalum exists only with recent deposits, because of iron diffusion from substrate to coating surface. Gravimetric tests showed comparable corrosion rate values for massive tantalum and tantalum coatings in boiling 40wt% and 50wt% nitric acid.

Neste trabalho, filmes finos e nanotubos (NTs) de Ta3N5 foram sintetizados por termo-nitretação a partir de Ta2O5 amorfo. Filmes finos de Ta2O5 foram preparados por rádio frequência magnetron sputtering e os nanotubos foram preparados por anodização electroquímica. Foram investigadas as propriedades eletrônicas, ópticas, estruturais, superfíciais e, particularmente, as propriedades fotoeletroquímicas dos amostras de Ta3N5. Difração de raios-X e análises de microscopia eletrônica de alta resolução mostraram que filmes finos de Ta3N5 apresentam fase monoclínica, enquanto nanotubos de Ta3N5 estrutura cristalina ortorrômbica. Para os filmes finos de Ta3N5 foram obtidos constantes ópticas por elipsometria espectroscópica. O valor obtido para a constante dielétrica foi de 7–9 na região espectral visível (3,1-1,7 eV). Após o estudo dos filmes finos de Ta3N5 as investigações centraram-se nos nanotubos. Para preservar a morfologia tubular em altas temperaturas de nitretação, o processo de anodização foi otimizado para aumentar a aderência e a espessura da parede dos nanotubos de Ta2O5.O refinamento Rietveld mostrou que o processo de nitretação resulta em defeitos Schottky de nitrogênio e tântalo, além de isso, a amostra apresenta defeitos substitucionais do oxigênio. Utilizando voltametria cíclica, cronoamperometria e espectroscopia de impedância electroquímica foi observado que o desempenho fotoeletroquímico inferior dos nanotubos puros de Ta3N5 é atribuído à presença de estados aprisionados associados a interface dos nanotubos de Ta3N5–electrólito com electrólito padrão. Ainda, mesmo altamente cristalinos os nanotubos puros de Ta3N5 não podem suportar os estados de aprisionamento mencionados, que prejudicam o desempenho do fotoanodo e, assim, necessitam a aplicação de maior polarização externa (> 1,23 V vs RHE). Estes resultados não foram observados no electrólito contendo reagente de sacrifício. A espectroscopia de impedância electroquímica mostrou que o transporte de carga na interface de semicondutores–eletrólito é altamente influenciada pelas condições de nitretação. No entanto, a banda plana de nanotubos de Ta3N5 puro mantem-se inalterada. Verificou-se que para um melhor desempenho fotoelectroquímico das nanotubos de Ta3N5 a temperatura de nitretação deve ser suficientemente elevada para melhorar a cristalinidade, mas o tempo deve ser curto o suficiente para preservar a morfologia tubular. A melhora do desempenho fotoeletroquímico foi relacionada com baixo teor de oxigênio, alta cristalinidade, baixa formação de defeitos e baixa transferência de carga na interface do semicondutor com o eletrólito, obtidos em condições de anodização e nitretação ideais. / In this work thin films and nanotubes (NTs) of Ta3N5 have been synthesized by thermal nitridation of amorphous Ta2O5 starting materials. Ta2O5 thin films were prepared by radio frequency magnetron sputtering; whereas Ta2O5 NTs were prepared by electrochemical anodization. With the aim to investigate electronic, optical structural, surface, and particularly photoelectrochemical properties; the Ta3N5 samples were studied employing thorough characterization techniques. X-ray diffraction and high resolution electron microscopy analyses have shown that Ta3N5 thin films exhibit monoclinic phase whereas Ta3N5 NTs present orthorhombic crystalline structure of Ta3N5. Utilizing Ta3N5 thin films the optical constants were obtained by spectroscopic ellipsometry. The obtained dielectric constant of Ta3N5 thin film was in the range of 7–9 in the visible spectral region (3.1–1.7 eV). After studying Ta3N5 thin films the investigations were focused on the NTs. To preserve the tubular morphology of Ta3N5 NTs at higher nitridation temperatures the anodization was optimized by fine-tuning the adherence and the wall thickness of Ta2O5 NTs. The Rietveld refinement has confirmed that in addition to oxygen substitutional defects the nitridation process results in Schottky defects of nitrogen and tantalum within the crystalline structure. Utilizing cyclic voltammetry, chronoamperometry and electrochemical impedance spectroscopy it was observed for the first time that lower photoelectrochemical performance of pristine T3N5 NTs is attributed to the presence of trapping states associated with T3N5 NTs–electrolyte interface in standard electrolyte. Even highly crystalline pristine Ta3N5 NTs could not cope with these trapping states. These states devastate the performance of the photoanode and present the necessity of applying higher biasing (> 1.23 V vs RHE); which is a major drawback of using pristine Ta3N5 NTs for water splitting. These were not observed in the electrolyte containing sacrificial reagent due to its efficient hole scavenging ability. Electrochemical Impedance spectroscopy has shown that the charge transportation at the Semiconductor–Electrolyte interface is highly influenced by the nitridation conditions; however, the flat band of pristine Ta3N5 NTs remained unchanged. It was found that for improved photoelectrochemical performance of Ta3N5 NTs the nitridation temperature should be high enough to improve crystallinity but the time should be short enough to preserve the tubular morphology. The improved photoelectrochemical performance was related to low oxygen content, high crystallinity, low defects formation and low interfacial charge transfer at Semiconductor–Electrolyte interface, obtained at optimum anodization and nitridation conditions.

Neste trabalho, filmes finos e nanotubos (NTs) de Ta3N5 foram sintetizados por termo-nitretação a partir de Ta2O5 amorfo. Filmes finos de Ta2O5 foram preparados por rádio frequência magnetron sputtering e os nanotubos foram preparados por anodização electroquímica. Foram investigadas as propriedades eletrônicas, ópticas, estruturais, superfíciais e, particularmente, as propriedades fotoeletroquímicas dos amostras de Ta3N5. Difração de raios-X e análises de microscopia eletrônica de alta resolução mostraram que filmes finos de Ta3N5 apresentam fase monoclínica, enquanto nanotubos de Ta3N5 estrutura cristalina ortorrômbica. Para os filmes finos de Ta3N5 foram obtidos constantes ópticas por elipsometria espectroscópica. O valor obtido para a constante dielétrica foi de 7–9 na região espectral visível (3,1-1,7 eV). Após o estudo dos filmes finos de Ta3N5 as investigações centraram-se nos nanotubos. Para preservar a morfologia tubular em altas temperaturas de nitretação, o processo de anodização foi otimizado para aumentar a aderência e a espessura da parede dos nanotubos de Ta2O5.O refinamento Rietveld mostrou que o processo de nitretação resulta em defeitos Schottky de nitrogênio e tântalo, além de isso, a amostra apresenta defeitos substitucionais do oxigênio. Utilizando voltametria cíclica, cronoamperometria e espectroscopia de impedância electroquímica foi observado que o desempenho fotoeletroquímico inferior dos nanotubos puros de Ta3N5 é atribuído à presença de estados aprisionados associados a interface dos nanotubos de Ta3N5–electrólito com electrólito padrão. Ainda, mesmo altamente cristalinos os nanotubos puros de Ta3N5 não podem suportar os estados de aprisionamento mencionados, que prejudicam o desempenho do fotoanodo e, assim, necessitam a aplicação de maior polarização externa (> 1,23 V vs RHE). Estes resultados não foram observados no electrólito contendo reagente de sacrifício. A espectroscopia de impedância electroquímica mostrou que o transporte de carga na interface de semicondutores–eletrólito é altamente influenciada pelas condições de nitretação. No entanto, a banda plana de nanotubos de Ta3N5 puro mantem-se inalterada. Verificou-se que para um melhor desempenho fotoelectroquímico das nanotubos de Ta3N5 a temperatura de nitretação deve ser suficientemente elevada para melhorar a cristalinidade, mas o tempo deve ser curto o suficiente para preservar a morfologia tubular. A melhora do desempenho fotoeletroquímico foi relacionada com baixo teor de oxigênio, alta cristalinidade, baixa formação de defeitos e baixa transferência de carga na interface do semicondutor com o eletrólito, obtidos em condições de anodização e nitretação ideais. / In this work thin films and nanotubes (NTs) of Ta3N5 have been synthesized by thermal nitridation of amorphous Ta2O5 starting materials. Ta2O5 thin films were prepared by radio frequency magnetron sputtering; whereas Ta2O5 NTs were prepared by electrochemical anodization. With the aim to investigate electronic, optical structural, surface, and particularly photoelectrochemical properties; the Ta3N5 samples were studied employing thorough characterization techniques. X-ray diffraction and high resolution electron microscopy analyses have shown that Ta3N5 thin films exhibit monoclinic phase whereas Ta3N5 NTs present orthorhombic crystalline structure of Ta3N5. Utilizing Ta3N5 thin films the optical constants were obtained by spectroscopic ellipsometry. The obtained dielectric constant of Ta3N5 thin film was in the range of 7–9 in the visible spectral region (3.1–1.7 eV). After studying Ta3N5 thin films the investigations were focused on the NTs. To preserve the tubular morphology of Ta3N5 NTs at higher nitridation temperatures the anodization was optimized by fine-tuning the adherence and the wall thickness of Ta2O5 NTs. The Rietveld refinement has confirmed that in addition to oxygen substitutional defects the nitridation process results in Schottky defects of nitrogen and tantalum within the crystalline structure. Utilizing cyclic voltammetry, chronoamperometry and electrochemical impedance spectroscopy it was observed for the first time that lower photoelectrochemical performance of pristine T3N5 NTs is attributed to the presence of trapping states associated with T3N5 NTs–electrolyte interface in standard electrolyte. Even highly crystalline pristine Ta3N5 NTs could not cope with these trapping states. These states devastate the performance of the photoanode and present the necessity of applying higher biasing (> 1.23 V vs RHE); which is a major drawback of using pristine Ta3N5 NTs for water splitting. These were not observed in the electrolyte containing sacrificial reagent due to its efficient hole scavenging ability. Electrochemical Impedance spectroscopy has shown that the charge transportation at the Semiconductor–Electrolyte interface is highly influenced by the nitridation conditions; however, the flat band of pristine Ta3N5 NTs remained unchanged. It was found that for improved photoelectrochemical performance of Ta3N5 NTs the nitridation temperature should be high enough to improve crystallinity but the time should be short enough to preserve the tubular morphology. The improved photoelectrochemical performance was related to low oxygen content, high crystallinity, low defects formation and low interfacial charge transfer at Semiconductor–Electrolyte interface, obtained at optimum anodization and nitridation conditions.

Neste trabalho, filmes finos e nanotubos (NTs) de Ta3N5 foram sintetizados por termo-nitretação a partir de Ta2O5 amorfo. Filmes finos de Ta2O5 foram preparados por rádio frequência magnetron sputtering e os nanotubos foram preparados por anodização electroquímica. Foram investigadas as propriedades eletrônicas, ópticas, estruturais, superfíciais e, particularmente, as propriedades fotoeletroquímicas dos amostras de Ta3N5. Difração de raios-X e análises de microscopia eletrônica de alta resolução mostraram que filmes finos de Ta3N5 apresentam fase monoclínica, enquanto nanotubos de Ta3N5 estrutura cristalina ortorrômbica. Para os filmes finos de Ta3N5 foram obtidos constantes ópticas por elipsometria espectroscópica. O valor obtido para a constante dielétrica foi de 7–9 na região espectral visível (3,1-1,7 eV). Após o estudo dos filmes finos de Ta3N5 as investigações centraram-se nos nanotubos. Para preservar a morfologia tubular em altas temperaturas de nitretação, o processo de anodização foi otimizado para aumentar a aderência e a espessura da parede dos nanotubos de Ta2O5.O refinamento Rietveld mostrou que o processo de nitretação resulta em defeitos Schottky de nitrogênio e tântalo, além de isso, a amostra apresenta defeitos substitucionais do oxigênio. Utilizando voltametria cíclica, cronoamperometria e espectroscopia de impedância electroquímica foi observado que o desempenho fotoeletroquímico inferior dos nanotubos puros de Ta3N5 é atribuído à presença de estados aprisionados associados a interface dos nanotubos de Ta3N5–electrólito com electrólito padrão. Ainda, mesmo altamente cristalinos os nanotubos puros de Ta3N5 não podem suportar os estados de aprisionamento mencionados, que prejudicam o desempenho do fotoanodo e, assim, necessitam a aplicação de maior polarização externa (> 1,23 V vs RHE). Estes resultados não foram observados no electrólito contendo reagente de sacrifício. A espectroscopia de impedância electroquímica mostrou que o transporte de carga na interface de semicondutores–eletrólito é altamente influenciada pelas condições de nitretação. No entanto, a banda plana de nanotubos de Ta3N5 puro mantem-se inalterada. Verificou-se que para um melhor desempenho fotoelectroquímico das nanotubos de Ta3N5 a temperatura de nitretação deve ser suficientemente elevada para melhorar a cristalinidade, mas o tempo deve ser curto o suficiente para preservar a morfologia tubular. A melhora do desempenho fotoeletroquímico foi relacionada com baixo teor de oxigênio, alta cristalinidade, baixa formação de defeitos e baixa transferência de carga na interface do semicondutor com o eletrólito, obtidos em condições de anodização e nitretação ideais. / In this work thin films and nanotubes (NTs) of Ta3N5 have been synthesized by thermal nitridation of amorphous Ta2O5 starting materials. Ta2O5 thin films were prepared by radio frequency magnetron sputtering; whereas Ta2O5 NTs were prepared by electrochemical anodization. With the aim to investigate electronic, optical structural, surface, and particularly photoelectrochemical properties; the Ta3N5 samples were studied employing thorough characterization techniques. X-ray diffraction and high resolution electron microscopy analyses have shown that Ta3N5 thin films exhibit monoclinic phase whereas Ta3N5 NTs present orthorhombic crystalline structure of Ta3N5. Utilizing Ta3N5 thin films the optical constants were obtained by spectroscopic ellipsometry. The obtained dielectric constant of Ta3N5 thin film was in the range of 7–9 in the visible spectral region (3.1–1.7 eV). After studying Ta3N5 thin films the investigations were focused on the NTs. To preserve the tubular morphology of Ta3N5 NTs at higher nitridation temperatures the anodization was optimized by fine-tuning the adherence and the wall thickness of Ta2O5 NTs. The Rietveld refinement has confirmed that in addition to oxygen substitutional defects the nitridation process results in Schottky defects of nitrogen and tantalum within the crystalline structure. Utilizing cyclic voltammetry, chronoamperometry and electrochemical impedance spectroscopy it was observed for the first time that lower photoelectrochemical performance of pristine T3N5 NTs is attributed to the presence of trapping states associated with T3N5 NTs–electrolyte interface in standard electrolyte. Even highly crystalline pristine Ta3N5 NTs could not cope with these trapping states. These states devastate the performance of the photoanode and present the necessity of applying higher biasing (> 1.23 V vs RHE); which is a major drawback of using pristine Ta3N5 NTs for water splitting. These were not observed in the electrolyte containing sacrificial reagent due to its efficient hole scavenging ability. Electrochemical Impedance spectroscopy has shown that the charge transportation at the Semiconductor–Electrolyte interface is highly influenced by the nitridation conditions; however, the flat band of pristine Ta3N5 NTs remained unchanged. It was found that for improved photoelectrochemical performance of Ta3N5 NTs the nitridation temperature should be high enough to improve crystallinity but the time should be short enough to preserve the tubular morphology. The improved photoelectrochemical performance was related to low oxygen content, high crystallinity, low defects formation and low interfacial charge transfer at Semiconductor–Electrolyte interface, obtained at optimum anodization and nitridation conditions.

O uso do peróxido de hidrogênio eletrogerado in situ em Processos Oxidativos Avançados (POAs) é um promissor método para o tratamento de efluentes orgânicos. Neste contexto, o desenvolvimento de materiais mais eficientes para viabilizar a reação de redução do oxigênio (RRO) pelo mecanismo envolvendo a transferência de dois elétrons ainda é de grande importância. O presente estudo objetiva a obtenção e a avaliação da atividade catalítica de nanopartículas de óxidos metálicos, Ta2O5, MoO3, Nb2O5 ou ZrO2, incorporadas em carbono Printex 6L e em grafeno no estudo da redução do oxigênio visando a eletrogeração de peróxido de hidrogênio. A caracterização morfológica e microestrutural desses materiais foi investigada por difração de raios X, microscopia eletrônica de transmissão e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X. O mecanismo da RRO foi analisado pela técnica do eletrodo de disco-anel rotatório. O carbono Printex 6L apresentou uma eficiência de corrente para a eletrogeração de H2O2 (I(H2O2)%) igual a 65,3% em K2SO4 0,1 mol L-1 (pH =2). Após o tratamento térmico desse substrato pelo método dos precursores poliméricos, a eficiência de corrente aumentou 17,1%, ou seja, I(H2O2)% igual a 76,5%. A modificação do carbono Printex 6L com nanopartículas cristalinas de Ta2O5, MoO3, Nb2O5 ou ZrO2 deslocou o potencial de meia-onda para a RRO para valores menos negativos e aumentou a I(H2O2)%. O Nb2O5/C apresentou a maior I(H2O2)%, 87,1%, enquanto o ZrO2/C deslocou o potencial em 137 mV. O estudo comparativo entre três substratos de carbono para a redução do oxigênio, revelou que o óxido de grafeno reduzido apresentou maior atividade para a RRO comparado ao óxido de grafeno e ao carbono Printex 6L, tanto em eletrólito ácido quanto em eletrólito alcalino. A modificação do rGO com Nb2O5 ou ZrO2 pelo método hidrotermal aumentou a atividade catalítica desse substrato para a RRO. A maior eletrogeração de H2O2 foi observada na presença do ZrO2. De fato, um aumento de 73,7% para 88,5% em K2SO4 0,1 mol L-1 (pH =2), e de 72,9% para 83,1% em NaOH 0,1 mol L-1, foi observado em rGO e ZrO2-rGO, respectivamente. Além disso, o ZrO2-rGO apresentou menor sobrepotencial para a RRO comparado ao rGO sem modificador. Portanto, a presença das nanopartículas de óxidos metálicos na matriz condutora de carbono amorfo intensificou a atividade catalítica para a eletrogeração do H2O2, tanto em carbono Printex 6L quanto em óxido de grafeno reduzido, indicando o efeito sinérgico entre as nanopartículas e o subtrato de carbono. Consequentemente, os catalisadores avaliados neste trabalho são promissores para a eletrogeração de espécies oxidantes in situ e sua aplicaçao em POAs. / In situ electrogeneration of hydrogen peroxide has been greatly application in Advanced Oxidation Processes (AOPs) as an effective water treatment technology. In this context, the development of electrode materials that enable the oxygen reduction reaction (ORR) mechanism through a two-electron pathway with high selectivity at low overpotential has a pronounced importance. In the present study, we investigate the properties of Ta2O5, MoO3, Nb2O5 or ZrO2 nanoparticles supported on Printex 6L carbon and reduced graphene oxide for the electrocatalysis of oxygen reduction to H2O2. The structures and morphologies of these materials were characterized by X-ray diffraction analysis, transmission electron microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy. Electrochemical activities toward the ORR were evaluated using a rotating ring-disk electrode system. Printex 6L carbon showed a current efficiency for H2O2 production (I(H2O2)%) of 65.3% in K2SO4 0.1 mol L-1 (pH =2) whereas the carbon heat-treated by the polymeric precursor method displayed 76.5% yield of H2O2 electrogeneration. Carbon Printex 6L modified with Ta2O5, MoO3, Nb2O5 or ZrO2 nanoparticles shifted the half-wave potential for the ORR to less negative potential and increased the I(H2O2)%. The Nb2O5/C showed the highest I(H2O2)%, 87,1%, and the ZrO2/C shifted the potential 137 mV. The comparative study of ORR in acid and alkaline media for the three different conductive carbon pigment showed that the reduced graphene oxide displayed higher activity to oxygen reduction than graphene oxide and Printex 6L carbon. Reduced graphene oxide modified with Nb2O5 or ZrO2 nanoparticles by hydrothermal method increased the catalytic activity of this substrate for ORR which the highest H2O2 electrogeneration was observed for ZrO2-rGO. Indeed, an increase from 73.7% to 88.5% in K2SO4 0.1 mol L-1 (pH =2) and from 72.9% to 83.1% in NaOH 0.1 mol L-1 was obtained for rGO and ZrO2-rGO, respectively. Additionally, the ZrO2-rGO electrocatalyst exhibited overpotential lower than that of rGO unmodified. Therefore, the metallic oxides nanoparticles in both carbon Printex 6L and reduced graphene oxide enhanced the catalytic activity for H2O2 electrogeneration indicating the synergistic effect between the nanoparticles and the amorphous carbon. The catalysts evaluated in this study are promising for in situ electrogeneration of oxidizing agents to be used in the degradation of organic pollutants.

O uso do peróxido de hidrogênio eletrogerado in situ em Processos Oxidativos Avançados (POAs) é um promissor método para o tratamento de efluentes orgânicos. Neste contexto, o desenvolvimento de materiais mais eficientes para viabilizar a reação de redução do oxigênio (RRO) pelo mecanismo envolvendo a transferência de dois elétrons ainda é de grande importância. O presente estudo objetiva a obtenção e a avaliação da atividade catalítica de nanopartículas de óxidos metálicos, Ta2O5, MoO3, Nb2O5 ou ZrO2, incorporadas em carbono Printex 6L e em grafeno no estudo da redução do oxigênio visando a eletrogeração de peróxido de hidrogênio. A caracterização morfológica e microestrutural desses materiais foi investigada por difração de raios X, microscopia eletrônica de transmissão e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X. O mecanismo da RRO foi analisado pela técnica do eletrodo de disco-anel rotatório. O carbono Printex 6L apresentou uma eficiência de corrente para a eletrogeração de H2O2 (I(H2O2)%) igual a 65,3% em K2SO4 0,1 mol L-1 (pH =2). Após o tratamento térmico desse substrato pelo método dos precursores poliméricos, a eficiência de corrente aumentou 17,1%, ou seja, I(H2O2)% igual a 76,5%. A modificação do carbono Printex 6L com nanopartículas cristalinas de Ta2O5, MoO3, Nb2O5 ou ZrO2 deslocou o potencial de meia-onda para a RRO para valores menos negativos e aumentou a I(H2O2)%. O Nb2O5/C apresentou a maior I(H2O2)%, 87,1%, enquanto o ZrO2/C deslocou o potencial em 137 mV. O estudo comparativo entre três substratos de carbono para a redução do oxigênio, revelou que o óxido de grafeno reduzido apresentou maior atividade para a RRO comparado ao óxido de grafeno e ao carbono Printex 6L, tanto em eletrólito ácido quanto em eletrólito alcalino. A modificação do rGO com Nb2O5 ou ZrO2 pelo método hidrotermal aumentou a atividade catalítica desse substrato para a RRO. A maior eletrogeração de H2O2 foi observada na presença do ZrO2. De fato, um aumento de 73,7% para 88,5% em K2SO4 0,1 mol L-1 (pH =2), e de 72,9% para 83,1% em NaOH 0,1 mol L-1, foi observado em rGO e ZrO2-rGO, respectivamente. Além disso, o ZrO2-rGO apresentou menor sobrepotencial para a RRO comparado ao rGO sem modificador. Portanto, a presença das nanopartículas de óxidos metálicos na matriz condutora de carbono amorfo intensificou a atividade catalítica para a eletrogeração do H2O2, tanto em carbono Printex 6L quanto em óxido de grafeno reduzido, indicando o efeito sinérgico entre as nanopartículas e o subtrato de carbono. Consequentemente, os catalisadores avaliados neste trabalho são promissores para a eletrogeração de espécies oxidantes in situ e sua aplicaçao em POAs. / In situ electrogeneration of hydrogen peroxide has been greatly application in Advanced Oxidation Processes (AOPs) as an effective water treatment technology. In this context, the development of electrode materials that enable the oxygen reduction reaction (ORR) mechanism through a two-electron pathway with high selectivity at low overpotential has a pronounced importance. In the present study, we investigate the properties of Ta2O5, MoO3, Nb2O5 or ZrO2 nanoparticles supported on Printex 6L carbon and reduced graphene oxide for the electrocatalysis of oxygen reduction to H2O2. The structures and morphologies of these materials were characterized by X-ray diffraction analysis, transmission electron microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy. Electrochemical activities toward the ORR were evaluated using a rotating ring-disk electrode system. Printex 6L carbon showed a current efficiency for H2O2 production (I(H2O2)%) of 65.3% in K2SO4 0.1 mol L-1 (pH =2) whereas the carbon heat-treated by the polymeric precursor method displayed 76.5% yield of H2O2 electrogeneration. Carbon Printex 6L modified with Ta2O5, MoO3, Nb2O5 or ZrO2 nanoparticles shifted the half-wave potential for the ORR to less negative potential and increased the I(H2O2)%. The Nb2O5/C showed the highest I(H2O2)%, 87,1%, and the ZrO2/C shifted the potential 137 mV. The comparative study of ORR in acid and alkaline media for the three different conductive carbon pigment showed that the reduced graphene oxide displayed higher activity to oxygen reduction than graphene oxide and Printex 6L carbon. Reduced graphene oxide modified with Nb2O5 or ZrO2 nanoparticles by hydrothermal method increased the catalytic activity of this substrate for ORR which the highest H2O2 electrogeneration was observed for ZrO2-rGO. Indeed, an increase from 73.7% to 88.5% in K2SO4 0.1 mol L-1 (pH =2) and from 72.9% to 83.1% in NaOH 0.1 mol L-1 was obtained for rGO and ZrO2-rGO, respectively. Additionally, the ZrO2-rGO electrocatalyst exhibited overpotential lower than that of rGO unmodified. Therefore, the metallic oxides nanoparticles in both carbon Printex 6L and reduced graphene oxide enhanced the catalytic activity for H2O2 electrogeneration indicating the synergistic effect between the nanoparticles and the amorphous carbon. The catalysts evaluated in this study are promising for in situ electrogeneration of oxidizing agents to be used in the degradation of organic pollutants.