Titlul proiectului: “Electrozi modificati pentru oxidarea electro- si foto-catalitica a apei”

Acronim: ELMOXCAT

Tipul proiectului: Proiect European

Proiectul bilateral România-Franța, ELMOXCAT, dintre Universitatea Politehnica din București (RO) și Universitatea Grenoble Alpes (FR) se axează pe elaborarea și caracterizarea unor noi materiale de electrod nanostructurate pentru oxidarea electrocatalitică și fotocatalitică a apei. Aceste materiale nanostructurate vor fi elaborate prin înglobarea într-o matrice de polimer a unor nanoparticule de oxizi metalici provenind din metale abundente, care sunt catalizatori pentru oxidarea apei. Abordarea originală este fundamental electrochimică și va permite să se obțina ușor nanoparticule de oxizi metalici micști ca NiFeOx sau MnCaOx ale căror performanțe catalitice sunt semnificativ îmbunătățite în comparație cu cele ale oxizilor simpli, MOx (M = Ni, Fe ou Mn). Pentru fotoanozi în structura acestor materiale nanostructurate va fi introdus un cromofor molecular capabil să absoarbă lumina vizibilă.  Nanostructurarea acestor materiale și grosimea controlabilă vor conduce la fotocurenți mai intenși. Matricea polimerică va menține integritatea nanoparticulelor metalice ameliorând astfel stabilitatea fotoanozilor în comparație cu exemplele publicate anterior în literatură.

REZULTATE

  1. Obtinerea de noi materiale nanostructurate
Figura 1. Activitatea electrocatalitică la oxidarea apei, evaluată prin voltametrie ciclică în soluție apoasă la pH 9,2 (tampon borat 0,1 M, viteză de baleiaj 50 mV s-1), pe
electrozi de carbon vitros modificați cu film de poli(pirol-alchilamoniu) (PPN+) și nanoparticule de oxid de nichel (NiOx – curba albastră) sau oxizi de nichel și fier (NiFeOx – curba roșie).

2. Caracterizare materiale nanostructurate

  • Proba P1 – 11mC PPN+/11mC CoOx (PPN+ nu a fost supraoxidat)
  • Proba P2 – 11mC PPN+/11mC CoOx (PPN+ supraoxidat)

Tabel 1. Analiza EDX a unor zone de pe probele P1 si P2

Tabelul 2. Imagini AFM 2D 10×10 µm2 a unor zone de pe probele P1 si P2

  • Stabilitatea electrozilor C/poli1-CoOx pe electrod ITO poros (ITOpor) la pH 9,2 a fost evaluată prin măsurători cronoamperometrice.
Figura 2. Cronoamperogramă înregistrată pe electrod ITOpor/poli1-CoOx (0,4 cm2) în solutie 0,1 M tampon borat (pH 9.2) la potențial constant (+1,2 V față de Ag/AgCl).

DISEMINARE

Lista publicații in domeniul catalizei (C), in domeniul electrozilor modificați (E) precum si seminarii științifice (S) si participări la conferințe (Ec):

C1. Daniela V. Morales, Catalina N. Astudillo, Veronica Anastasoaie, Baptiste Dautreppe, Bruno F. Urbano, Bernabé L. Rivas, Chantal Gondran, Dmitry Aldakov, Benoit Chovelon, Dominique André, Jean-Luc Putaux, Christine Lancelon-Pin, Selim Sirach, Eleonora-Mihaela Ungureanu, Cyrille Costentin, Marie-Noëlle Collomb and Jérôme Fortage, A cobalt oxide–polypyrrole nanocomposite as an efficient and stable electrode material for electrocatalytic water oxidation, Sustainable Energy Fuels, 5, 4710-4723, 2021, https://doi.org/10.1039/D1SE00363A;

E1. Veronica Anastasoaie, Elena Diacu, Eleonora-Mihaela Ungureanu, Magdalena Rodica Bujduveanu, Liviu Birzan, Mihaela Cristea, New Chemically Modified Electrodes Based on Crown Ether-Azulenes for Heavy Metal Analysis, U.P.B. Sci. Bull., Series B, 83, 15-26, 2021;

E2. Laura-Bianca Enache, Veronica Anăstăsoaie, Cecilia Lete, Alina G. Brotea, Ovidiu-Teodor Matica, Cristina-Andreea Amarandei, Jérémy Brandel, Eleonora-Mihaela Ungureanu, and Marius Enăchescu, Polyazulene-Based Materials for Heavy Metal Ion Detection. 3. (E)-5-((6-t-Butyl-4,8-dimethylazulen-1yl) diazenyl)-1H-tetrazole-Based Modified Electrodes, Symmetry 13, 9, 1642, 2021, https://doi.org/10.3390/sym13091642; 

E3. Adina-Maria Păun, Ovidiu-Teodor Matica, Veronica Anăstăsoaie, Laura-Bianca Enache, Elena Diacu, Eleonora-Mihaela Ungureanu, Recognition of Heavy Metal Ions by Using E-5 -((5-Isopropyl-3, 8- Dimethylazulen-1-yl) Dyazenyl) -1H- Tetrazole Modified Electrodes, Symmetry, 13, 644, 2021, https://doi.org/10.3390/sym13040644

E4. Veronica Anastasoaie, Cristian Omocea, Laura-Bianca Enache, Liana Anicai, Eleonora-Mihaela Ungureanu, Marius Enachescu,Surface Characterization of New Azulene-based CMEs for Sensing, Symmetry, 13, 2292, 2021,  https://doi.org/10.3390/sym13122292

S1. Cyrille Costentin, Molecular catalysis of electrochemical reactions: Principles and applications to small molecules activation, 21.10.2021, Département de Chimie Moléculaire at Université Grenoble-Alpes, France,

Ec1. Veronica Anastasoaie, Elena Diacu, Eleonora-Mihaela Ungureanu, Magdalena Rodica Bujduveanu, Liviu Birzan, and Mihaela Cristea, New Chemically Modified Electrodes Based on Crown Ether-Azulenes for Heavy Metal Analysis, 8th International Conference on Materials Science and Technologies – RoMat 2020, Bucharest, Romania, November 26-27th, 2020, online, poster;

Ec2.    Veronica Anastasoaie, Laura Bianca Enache, Magdalena Rodica Bujduveanu, Eleonora-Mihaela Ungureanu, Liviu Birzan, Marius Enachescu, Evidence of Lead Ions Detection on Azulene Based CMEs by Voltammetry, 71st Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry, Symposium 14 D (smart electroactive molecules), 31 Aug – 01 Sep 2020, Belgrade, Online, poster (D7);

Ec3. Veronica Anastasoaie, Laura-Bianca Enache, Magdalena-Rodica Bujduveanu, Eleonora-Mihaela Ungureanu, Liviu Birzan, Marius Enachescu, Heavy metals ions detection on azulene-azothiadiazole based CMEs, 5th International Conference New Trends on Sensing – Monitoring – Telediagnosis for Life Sciences,  NOMARES Workshop, July 3-4, 2020, Online, poster (P. 4.1.);

Ec4. Veronica Anastasoaie, Cristian Omocea, Laura-Bianca Enache, Eleonora-Mihaela Ungureanu, Azulen-thiadiazole modified electrodes for heavy metal sensing, 44th International Semiconductor Conference (CAS), 6 – 8 October 2021, online, student paper, lecture.