Prepara????o de eletrocatalisadores PtSnCu/C e PtSn/C e ativa????o por processos de Dealloying para aplica????o na oxida????o eletroqu??mica do Etanol

• Autor(a) principal: CRISAFULLI, RUDY
• Data de Publicação: 2013
• Tipo de documento: Tese
• Título da fonte: Repositório Institucional do IPEN
• Texto Completo: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/10183
• topic: electrocatalysts; platinum; tin; copper; carbon; electrochemistry; borohydrides; alcohols; reduction; oxidation; ethanol; x-ray diffraction; transmission electron microscopy; fuel cells; dissolution

Foram preparados eletrocatalisadores PtSnCu/C (com diferentes raz??es at??micas Pt:Sn:Cu) e PtSn/C (50:50) com 20 % em massa de metais pelos m??todos da redu????o por borohidreto (IRB) e redu????o por ??lcool (RA). Utilizou-se H2PtCl6.6H2O, SnCl2.2H2O e CuCl2.2H2O como fonte de metais, NaBH4 e etilenoglicol como agentes redutores, 2-propanol e etilenoglicol/??gua como solventes e carbono como suporte. Numa segunda etapa, estes eletrocatalisadores foram ativados pelos processos de dealloying qu??mico (DQ), por tratamento com HNO3 e dealloying eletroqu??mico (DE), utilizando a t??cnica de eletrodo de camada fina porosa. Os materiais obtidos foram caracterizados por energia dispersiva de raios-X (EDX), difra????o de raios-X (DRX), microscopia eletr??nica de transmiss??o (MET), energia dispersiva de raios-X de varredura linear (EDX-VL) e voltametria c??clica (VC). Estudos eletroqu??micos para a oxida????o eletroqu??mica do etanol foram realizados por voltametria c??clica, cronoamperometria e c??lulas unit??rias (conjunto eletrodos/membrana). Os efluentes an??dicos provenientes dos testes em c??lulas unit??rias foram analisados por cromatografia a g??s de alta efici??ncia (CG). Os difratogramas de raios-X dos eletrocatalisadores sintetizados mostraram a t??pica estrutura c??bica de face centrada (CFC) de liga de platina e ap??s tratamento por dealloying, observou-se que a estrutura (CFC) foi preservada. O tamanho de cristalito dos eletrocatalisadores como preparados variou na ordem de 2 nm a 3 nm e, ap??s processos de dealloying, n??o foram observadas varia????es de tamanho significativas. An??lises por EDX dos eletrocatalisadores como preparados mostraram similaridade entra a raz??o at??mica Pt:Sn e Pt:Sn:Cu obtida e a nominal. Ap??s dealloying qu??mico e eletroqu??mico, observou-se varia????o nas raz??es at??micas Pt:Sn e Pt:Sn:Cu, indicando a remo????o parcial de Cu e Sn. Contudo, o processo de dealloying qu??mico mostrou-se mais eficiente para a remo????o de Cu e o dealloying eletroqu??mico para a remo????o de Sn. As an??lises por EDX-VL mostraram que os processos de dealloying foram efetivos na remo????o dos ??tomos mais superficiais de Cu e/ou Sn da estrutura CFC da Pt. Os resultados obtidos por cronoamperometria e voltametria c??clica mostraram que os eletrocatalisadores com teores de Pt maiores ou iguais a 30 %, ap??s dealloying qu??mico e eletroqu??mico apresentaram melhora significativa na atividade eletrocatal??tica para a oxida????o eletroqu??mica do etanol no potencial de interesse (0,5 V). Os eletrocatalisadores que apresentaram maior efici??ncia para oxida????o eletroqu??mica do etanol foram PtSn/C (50:50) IRB/DE > PtSnCu/C (50:40:10) RA/DE > PtSnCu/C (50:10:40) IRB/DQ. Foram testados em c??lulas unit??rias alimentadas diretamente com etanol os eletrocatalisadores PtSn/C (50:50) IRB/DQ, PtSnCu/C (50:10:40) IRB/DQ, PtSnCu/C (50:40:10) RA/DQ e os eletrocatalisadores comerciais Pt/C BASF e PtSn/C (75:25) BASF. Os eletrocatalisadores apresentaram a seguinte ordem de desempenho: PtSn/C (50:50) IRB/DQ > PtSnCu/C (50:40:10) RA/DQ > PtSn/C (75:25) BASF > PtSnCu/C (50:10:40) IRB/DQ > Pt/C BASF. An??lises por cromatografia gasosa dos efluentes an??dicos desses eletrocatalisadores mostraram forma????o de ??cido ac??tico e acetalde??do como produtos principais.