Construção de eletrocatalisador bimetálico ferro-manganês ancorado em fibra de carbono e mecanismo eficiente de degradação do tiaclopride

FENG Yao ,  

QIU Jinli ,  

CHAN Huifang ,  

LIU Fuqiang ,  

摘要

Os eletrocatalisadores bimetálicos podem exercer uma ação sinérgica para catalisar eficazmente a degradação de inseticidas neonicotinoides, mas sua aplicação é limitada pela agregação de nanopartículas metálicas, o que reduz os sítios ativos. Utilizando eletrofiação para ancorar espécies metálicas em nanofibras, seguida por tratamento térmico, obtém-se uma ligação in situ estreita entre óxidos metálicos e fibras de carbono, construindo com sucesso um eletrocatalisador bimetálico ferro-manganês ancorado em fibra de carbono (FM@N-CNF), com diâmetro médio das partículas de óxido metálico de apenas 6 nm. Testes de caracterização eletroquímica confirmam que FM@N-CNF possui uma área ativa eletroquímica e capacidade de transferência eletrônica superiores às dos metais simples. Usando FM@N-CNF como material do cátodo, o tiaclopride pode ser degradado completamente em 90 minutos a -0,5 V vs. SCE, com taxas de degradação superiores a 80% em 10 ciclos. FM@N-CNF apresenta boa tolerância em concentrações de poluentes de 5 a 100 mg/L, pH de 3 a 11 e na presença de sais inorgânicos convencionais. Experimentos de extinção e espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica confirmaram que as principais espécies ativas de oxigênio são 1O2. A análise por cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas indicou que o processo de degradação do tiaclopride envolve principalmente reações de carboxilação e carbonilação.

关键词

óxidos bimetálicos; eletrofiação; eletrocatalisador; tiaclopride; oxigênio singlete

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