Síntese de NiFe2O4 a Partir do Níquel Reciclado de Baterias Ni-MH e Suas Aplicações Multifuncionais Como um Catalisador em Processos Foto Fenton e Como um Pseudocapacitor Eletroquímico

Abstract

Neste trabalho, o método de co-precipitação foi utilizado para a síntese de ferritas não dopadas (Fe2O3/Fe3O4-R) e dopadas com níquel a partir de reagentes comerciais (NiFe2O4-R) e a partir do níquel reciclado de baterias de níquel hidreto-metálico (Ni-MH) exauridas (NiFe2O4-B). A estrutura e composição das ferritas foi confirmada por difratometria de raios X (DRX), espectroscopia dispersiva de raios X (EDX) e espectrometria com plasma indutivamente acoplado (ICP OES). A microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostrou que as ferritas são formadas por partículas aglomeradas de diferentes tamanhos e formatos e a microscopia eletrônica de transmissão (MET) revelou partículas esféricas de 50 nm, aproximadamente. Ferritas são materiais multifuncionais que podem ser utilizados como catalisadores e pseudocapacitores. A propriedade catalítica das ferritas foi analisada através da descoloração do corante azul de metileno (AM) pelo processo foto Fenton heterogêneo utilizando radiação solar. O planejamento experimental apontou as ferritas na seguinte ordem referente a eficiência de descoloração do corante: NiFe2O4-B = NiFe2O4-R > Fe2O3/Fe3O4-R. Utilizando a NiFe2O4-B, a solução do AM foi descolorida com mais de 90% de eficiência em 90 minutos. A análise por ICP OES da solução final após descoloração com a NiFe2O4-B indicou uma concentração de (0,00057 ± 0,00067) 𝑚𝑔L-1 de íons de níquel e não detectou-se íons de ferro. As concentrações de íons de níquel e de ferro estão abaixo do recomendado pela resolução 430/2011 do CONAMA para o descarte de efluentes. NiFe2O4-B não transfere íons metálicos presentes em sua composição para a solução. Na solução final também foram identificados os ácidos fórmico, acético e propiônico por cromatografia de íons (CI). A propriedade pseudocapacitiva das ferritas foi analisada por voltametria cíclica (VC) e mostrou que a NiFe2O4-B possui maior eficiência de carga (84,3%) quando comparada com as ferritas NiFe2O4-R (65,5%) e Fe2O3/Fe3O4-R (57%) após 1000 ciclos. A ferrita NiFe2O4-B é um eficiente catalisador na degradação do corante AM e ainda pode ser utilizado como um pseudocapacitor eletroquímico