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Investigações físico-químicas de materiais carbonáceos aplicados à célula eletroquímica de cavidade

A redução eletroquímica do brometo de benzila, reação estabelecida como padrão, procede via mecanismos de 1 e 2 elétrons, produzindo 1,2-difeniletano (DFE) e tolueno (tol), respectivamente. A eficiência da seletividade da reação depende fortemente da natureza do eletrodo de trabalho. Por isso, foram...

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Main Author:	OLIVEIRA, Luciana Santos de
Other Authors:	FALCÃO, Eduardo Henrique Lago
Format:	doctoralThesis
Language:	por
Published:	Universidade Federal de Pernambuco 2020
Subjects:	Físico-química Eletrocatálise Célula eletroquímica de cavidade Grafite
Online Access:	https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/38414
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id	ir-123456789-38414
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spelling	ir-123456789-384142020-10-23T05:11:15Z Investigações físico-químicas de materiais carbonáceos aplicados à célula eletroquímica de cavidade OLIVEIRA, Luciana Santos de FALCÃO, Eduardo Henrique Lago NAVARRO, Marcelo RIBEIRO, Rogério Tavares http://lattes.cnpq.br/4739853833280865 http://lattes.cnpq.br/0614524019382645 http://lattes.cnpq.br/3399488325797270 http://lattes.cnpq.br/0048962337561114 Físico-química Eletrocatálise Célula eletroquímica de cavidade Grafite A redução eletroquímica do brometo de benzila, reação estabelecida como padrão, procede via mecanismos de 1 e 2 elétrons, produzindo 1,2-difeniletano (DFE) e tolueno (tol), respectivamente. A eficiência da seletividade da reação depende fortemente da natureza do eletrodo de trabalho. Por isso, foram investigados dois grafites comerciais (GF e GA), com diferentes tamanhos de partículas, submetidos a tratamentos ácidos e térmicos, para serem usados como eletrodos de trabalho em célula eletroquímica de cavidade. O objetivo foi: (i) diminuir o número de grupos funcionais de superfície do grafite (GFSs), (ii) determinar a natureza e o conteúdo dos GFSs, (iii) verificar e entender as propriedades (hidrofobicidade, acidez, carga de superfície, área de superfície, etc) associadas ao material como eletrodo na eletrorredução. Apesar das semelhanças, os eletrodos de grafite diferiram significativamente em termos de GFSs, hidrofobicidade e tamanho de partícula. As voltametrias cíclicas foram correlacionadas com a titulação de Boehm e demonstraram a presença de GFSs ácidos e básicos nos grafites. Após o tratamento com HCl/calor, observou-se a diminuição dos GFSs para as amostras comerciais. Um planejamento fatorial 23 foi realizado para otimizar parâmetros do eletrodo e a cromatografia gasosa foi usada para quantificar as reações. Os resultados mostraram o favorecimento do processo via 1- elétron (DFE) com percentuais de 61% - GF e 52% - GA para os eletrodos compactados e tratados, enquanto que o processo via 2-elétrons (tolueno) apresentou 55%- GF e 43% - GA condicionados aos grafites na ausência de tratamento. Misturas de grafite comercial e nanotubos de carbono de múltiplas paredes (MWCNTs) em diferentes proporções foram preparadas e avaliadas como meio de transferência de elétrons na reação do brometo de benzila. Em todas as proporções de CNT:grafite a reação de formação do DFE foi favorecida, exceto para as condições de grafite e MWCNTs puros que prevaleceu o tolueno como produto principal. O melhor resultado foi observado para a relação 3:7 CNT:grafite em massa (70% de DFE). A voltametria cíclica mostrou um deslocamento catódico para o potencial de redução do brometo de benzila favorecendo a formação do DFE, observado nas diferentes composições de CNT:grafite. Este comportamento corrobora com os resultados observados nas eletrólises. CNPq The electrochemical reduction of benzyl bromide, reaction established as standard, proceeds via 1- and 2-electron mechanisms, producing 1,2-diphenylethane (DFE) and toluene (tol), respectively. The efficiency of the reaction selectivity depends strongly on the nature of the working electrode. Therefore, two commercial graphites (GF and GA) with different particle sizes, submitted to acid and thermal treatments, were investigated as working electrodes in a cavity electrochemical cell. The objective was to: (i) reduce the number of graphite surface functional groups (GFSs), (ii) determine the nature and content of GFSs, (iii) verify and understand the properties (hydrophobicity, acidity, surface charge, surface area, etc.) associated with the material as the electroreduction. Despite similarities, graphite powders electrode differed significantly in terms of surface functional groups (SFGs), hydrophobicity and particle size. Cyclic voltammetries were carried out for the two different graphites in acid medium and absence of reagent, and the results were correlated to Boehm titration, showing evidences of the presence of acidic and basic SFGs. After HCl/heat treatment, the decrease of GFSs was observed for the commercial samples. A 23 factorial design was used to optimize some electrode parameters and gas chromatography was used to quantify the reactions. The results showed the favoring of the process by 1-electron, (DFE) with 61% - GF and 52% - GA for the compacted and treated electrodes, while the 2-electron process, (toluene) presented 55% - GF and 43% - GA conditioned to powder graphites in the absence of treatment. Mixing multilayer carbon nanotubes (MWCNTs) and commercial graphite in different ratios were prepared and evaluated as the electron transfer medium in the benzyl bromide reaction. In all proportions of CNT: graphite the formation reaction of the DFE was favored, except for the graphite and MWCNTs conditions pure that prevailed toluene as the main product. The best result was observed for the ratio 3: 7 CNT:graphite mass (70% of DFE). Cyclic voltammetry showed a cathodic shift for the benzyl bromide reduction potential of benzyl bromide favoring the formation of DFE, via 1-electron, observed in the different compositions of CNT: graphite. This behavior corroborates with the results observed in the electrolysis. 2020-10-22T18:38:36Z 2020-10-22T18:38:36Z 2017-02-02 doctoralThesis OLIVEIRA, Luciana Santos de. Investigações físico-químicas de materiais carbonáceos aplicados à célula eletroquímica de cavidade. 2017. Tese (Doutorado em Química) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2017. https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/38414 por openAccess Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ application/pdf Universidade Federal de Pernambuco UFPE Brasil Programa de Pos Graduacao em Quimica
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