Eletrodos de diamante modificados com cobre por processo Electroless aplicados na remoção de nitrato utilizando reator de fluxo

• Main Author: Carlos Felipe Pereira
• Other Authors: Neidenei Gomes Ferreira
• Language: Portuguese
• Published: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) 2015
• Online Access: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2015/04.21.18.10

Este trabalho apresenta a produção, caracterização e aplicação de eletrodos de diamante dopados com boro (DDB) e modificados com cobre a partir do processo de deposição via \emph{Electroless}. Este processo visou aumentar a área condutiva do eletrodo e sua seletividade na redução de íons nitrato utilizando reator eletroquímico de fluxo. Os filmes de diamante foram crescidos sobre substratos de titânio através da técnica de deposição química a partir da fase vapor (${"}$\emph{Chemical Vapor Deposition}${"}$- CVD) em um reator assistido por filamento quente em dois níveis de dopagem. A deposição de Cu sobre os filmes de DDB foi investigada em função dos parâmetros de deposição como pH da solução e tempo de deposição bem como a influência das etapas de sensibilização e ativação. Para ambas as dopagens, os compósitos DDB/Cu apresentaram uma morfologia de pequenos grãos em toda a superfície do DDB, quando o processo de deposição foi realizado em pH 12. Em valores de pH 8 e pH 10 nenhum depósito de Cu foi verificado para tempos de deposição de até 180 s. Em geral, a taxa de depósito de Cu aumentou com o aumento do tempo de deposição, em ambas as dopagens. Para eletrodos mais dopados, observou-se maior densidade e melhor uniformidade de partículas de Cu sobre a superfície do filme comparado com os eletrodos menos dopados. As etapas de sensibilização e ativação foram essenciais na deposição de Cu em ambas as dopagens. Considerando a redução de nitrato no reator eletroquímico de fluxo, os resultados preliminares mostraram maior eficiência na eletrólise de nitrato para fluxos de 300 L h$^{-1}$ quando o DDB foi utilizado tanto no cátodo como no ânodo, simultaneamente. Isto pode estar relacionado à menor adsorção de impurezas sobre o filme devido ao regime turbulento do reator. De outra forma, quando se utilizou DDB/Cu na região catódica uma maior eficiência na eletrólise foi obtida para o fluxo de 50 L h$^{-1}$, o que pode estar associado ao menor processo de adsorção de hidrogênio no eletrodo promovido pelo Cu. === This work shows the production, the characterization, and the application of boron doped diamond (BDD) electrodes modified with copper by using the \emph{Electroless} deposition. This process aimed to increase the BDD conductive area as well as its selectivity in the nitrate ions reduction using the flow electrochemical reactor. Diamond films were grown on titanium subtractive by Chemical Vapor Deposition (CVD) technique using an hot filament assisted reactor using two doping levels. The cu deposition on BDD films was investigated as function of the parameters as the solution pH and the deposition time in addition to the influence of sensitization and activation steps in the process efficiency. For both doping levels, the BDD/Cu composites presented the morphologies composed by small grains in the entire BDD surface, for deposition process made at pH 12. On the other hand, no Cu deposits were observed at pH 8 and Ph 10 for deposition times up to 180 s. In general, the Cu deposition rate increased with the deposition time increase for both doping levels. A higher deposit density as well as a better Cu particles uniformity were observed for higher doped electrodes in comparison to those for the lower doped electrodes. Considering the nitrate reduction using the flow electrochemical reactor, the preliminary results showed the highest electrolysis efficiency for flow rates of 300 L h$^{-1}$ when BDD electrodes were used in both as anode and as cathode simultaneously. This behavior may be associated to the lower impurity adsorption on the film surface due to the turbulent flow reactor. Otherwise, when BDD/Cu was used as cathode, the best efficiency was obtained for flow rate of 50 L h$^{-1}$, which may be associated to the low hydrogen adsorption on the electrode surface due to the Cu presence.