Le peroxyde métallique (MO2, M=Ca, Sr, Ba) est une alternative au peroxyde d’hydrogène (H2O2). Il possède d’excellentes propriétés oxydantes, une stabilité chimique supérieure, une pureté élevée et est facile à stocker et à transporter. Il a été largement utilisé dans le traitement et la désinfection des eaux usées.
Un groupe de recherche chinois a développé une nouvelle électrode autonettoyante en construisant une micro-/nanostructure d’un catalyseur hautement actif avec une modification de surface appropriée, permettant une synthèse hautement stable de MO2 alcalino-terreux. Leur étude est publiée dans Nature Nanotechnologie.
Le processus actuel de synthèse primaire du MO2 implique une décomposition rapide du H2O2, conduisant à une utilisation insuffisante du H2O2.
Dans cette étude, dirigée par le professeur Lu Zhiyi de l’Institut de technologie et d’ingénierie des matériaux de Ningbo (NIMTE) de l’Académie chinoise des sciences, en collaboration avec le professeur Jia Jinping de l’Université Jiaotong de Shanghai, les chercheurs ont proposé un processus de synthèse électrochimique in situ. pour réduire les pertes économiques et réduire les risques d’explosion liés au transport et au stockage du H2O2.
Le H2O2 à haute concentration généré par la réduction électrochimique de l’oxygène à deux électrons (2e-ORR) peut être efficacement converti en MO2 à la surface de l’électrode. Cependant, une forte adhérence du produit MO2 solide à la surface de l’électrode peut directement arrêter le système.
Pour réduire l’adhésion de surface, le groupe de recherche a construit une électrode en carbone oxygéné dopé au Ni avec un revêtement en Téflon (T-NiOC) ainsi qu’une micro/nanostructure et une faible énergie de surface. Cela a considérablement réduit la zone de contact solide-liquide, facilitant ainsi le détachement rapide du MO2 généré in situ de la surface de l’électrode autonettoyante.
L’électrode T-NiOC a montré une sélectivité accumulée d’environ 99 % et une stabilité pendant plus de 1 000 heures à une densité de courant de 50 mA cm-2 pour la synthèse électrochimique du MO2, démontrant ainsi un large potentiel d’application.
Comparé au H2O2, le CaO2 tel que synthétisé a obtenu de meilleurs résultats dans la dégradation de la tétracycline par cavitation hydrodynamique (HC).
Ces travaux pourraient contribuer à lancer et à révolutionner d’autres réactions de synthèse électrochimique à l’état solide.
Plus d’informations :
Électrode autonettoyante pour la synthèse stable de peroxydes de métaux alcalino-terreux, Nature Nanotechnologie (2024). DOI : 10.1038/s41565-024-01815-x