Figura 1: Voltamograma cíclico representativo da onda de oxidação do fenol para o eletrodo Ti/Ru0,3Ti0,7O2 em NaClO4 1,0 mol.dm-3, sem e com fenol (10 mmol.dm-3) e n = 20 mV.s-1, f = 2mm
VOLTAMETRIA CÍCLICA DO FENOL: EFEITO DO MATERIAL ELETRÓDICO (Ti/Ru0,3Sn0,7O2 e Ti/Ru0,3Ti0,7O2)
Paula Durante Pereira Alves (PG), Adalgisa Rodrigues de Andrade (PQ)
Departamento de Química - Faculdade de Filosofia ciências e Letras de Ribeirão Preto Universidade de São Paulo
Palavras-chave: fenol, eletrocatálise, voltametria cíclica.
Introdução: A oxidação eletroquímica do fenol tem sido uma alternativa muito estudada para o tratamento de resíduos industriais[1,2]. Esta técnica tem se apresentado bastante promissora devido a algumas vantagens, se comparada aos métodos químicos (biológicos) tradicionais. Embora existam vários estudos de degradação eletroquímica do fenol[3,4], não foi encontrado na literatura nenhum trabalho relatando o comportamento voltamétrico, portanto uma investigação sistemática torna-se necessária.
Objetivos: O objetivo este trabalho é apresentar os resultados de voltametria cíclica para os eletrodos óxidos Ti/Ru0,3Sn0,7O2 e Ti/Ru0,3Ti0,7O2 na eletrooxidação do fenol. Desta maneira investiga-se o efeito da composição eletródica.
Métodos: Os eletrodos de Ti/Ru0,3Sn0,7O2 e Ti/Ru0,3Ti0,7O2 foram preparados por pincelamento[5] de soluções de cloretos dos metais precursores em placas de titânio e posterior calcinação a 450ºC. A espessura da camada ativa foi de 2 mm e o tempo final de calcinação de 1 hora sob fluxo de O2 (5 L min-1). Os experimentos foram realizados num potenciostato/galvanostato 273 EG&G PAR. Os voltamogramas foram registrados a velocidade de 20 mV s-1, o eletrólito suporte NaClO4 1,0 mol dm-3 e como referência utilizou-se eletrodo de calomelano saturado de sódio (ECSS).
Resultados e Conclusões: O fenol apresenta uma onda de oxidação bem definida, localizada entre 0,8 e 0,9 V (vs. ECSS) independente da composição do eletrodo investigado. A figura 1 mostra um voltamograma representativo. A onda do fenol situa-se na região da transição Ru(IV)/Ru(VI)[6], portanto a espécie RuO2 é a espécie catalítica para a oxidação do fenol.
Figura 1: Voltamograma cíclico representativo da onda de oxidação do fenol para o eletrodo Ti/Ru0,3Ti0,7O2 em NaClO4 1,0 mol.dm-3, sem e com fenol (10 mmol.dm-3) e n = 20 mV.s-1, f = 2mm
Estudos em função da concentração do substrato orgânico, apresentaram os seguintes resultados:
A eletrooxidação de substratos orgânicos promove a formação de um filme insolúvel na superfície do eletrodo[7,8,9,10], bloqueando sua atividade catalítica. Neste caso, houve a necessidade da investigação de um procedimento eletroquímico de remoção do filme e conseqüente reativação da camada ativa. Este procedimento consiste na aplicação de cronopotenciometria na região da R.D.O. Para o eletrodo Ti/Ru0,3Sn0,7O2, 25 min em 50 mA cm-2 e para o eletrodo Ti/Ru0,3Ti0,7O2, 20 min em 40 mA cm-2, o que indica uma aparente vantagem em se usar eletrodo Ti/Ru0,3Ti0,7O2 ao invés de Ti/Ru0,3Sn0,7O2 para o processo de oxidação eletroquímica do fenol;
O processo de oxidação eletroquímica do fenol é controlado por difusão até aproximadamente 8 mmol dm-3, acima desta concentração observa-se um platô que foi associado ao bloqueio da superfície eletródica por intermediário e/ou produtos de oxidação formados após transferência eletrônica;
A ordem de reação em relação ao fenol é de 0,8 e 0,6 respectivamente para os eletrodos Ti/Ru0,3Sn0,7O2 e Ti/Ru0,3Ti0,7O2, indicando provavelmente que o material eletródico apresenta uma leve influência na cinética[3,4];
Foi investigada a influência da carga em função da composição. Verifica-se que os valores de Qs ( carga relativa ao substrato orgânico, QT Qes) e Qs,N (QS,N = Qs/Qes onde Qs é carga do substrato orgânico, Qes é carga do eletrólito suporte) independe da composição eletródica investigada, similar ao apresentado para o estudo da corrente faradaica.
Todos os parâmetros eletroquímicos analisados mostram que a introdução de SnO2 não alteram significativamente a atividade eletroquímica para a oxidação do fenol nas condições de voltametria cíclica. No entanto, estudos anteriores[11] mostram que para a região de desprendimento de oxigênio a introdução de SnO2 aumenta significativamente a atividade destes eletrodos.
Bibliografia:
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[2] F. De Angelis, C. R. Corso, E. D. Bidoia, P.B. Moraes, R. Domingos e R. C. Rocha- Filho, Química Nova, 21 (1998) 20.
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[8] C. Comninellis e C. Pulgarin, Appl. Electrochem., 21 (1991) 703.
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[11] J. F. C. Boodts, S. Trasatti, J. Electrochem. Soc., 137 (12), (1990), 3784.
CNPq / FAPESP