SÍNTESE DE CATALISADORES PARA O OXIDAÇÃO ELETROQUÍMICA DE METANOL EM MEIO ÁCIDO

Documentos relacionados
RESUMO. Junivaldo Mendonça Lemos (IC) 1, Jaldyr de Jesus Gomes Varela Júnior(PG) 1 e Auro Atsushi Tanaka(PQ) 1

INFLUÊNCIA NA CARGA METÁLICA DOS NANOFIOS Pt 0,60 Ru 0,40 /C NA OXIDAÇÃO ELETROQUÍMICA DE METANOL

ESTUDO DA OXIDAÇÃO DE ETANOL SOBRE ELETROCATALISADORES DE PtSnCu/C

ESTUDO DA TEMPERATURA NA OXIDAÇÃO ELETROQUÍMICA DE ETANOL SOBRE NANOESTRUTURAS DE

PURIFICAÇÃO E TRATAMENTO QUÍMICO DE CARBONO PARA APLICAÇÃO EM SÍNTESE DE CATALISADORES DE PLATINA

EFEITO DA TEMPERATURA NA OXIDAÇÃO ELETROQUÍMICA DE ETANOL EM MEIO ÁCIDO

SÍNTESE DE CATALISADORES DE PLATINA E IRÍDIO PARA O USO EM CÉLULAS A COMBUSTÍVEL

EFEITO DA VARIAÇÃO DA COMPOSIÇÃO DOS NANOFIOS Pt Ru/C NA OXIDAÇÃO ELETROQUÍMICA DE METANOL

Dr. Estevam V. Spinacé Dr. Almir Oliveira Neto Dr. Marcelo Linardi

DESENVOLVIMENTO DE CATALISADORES PARA OXIDAÇÃO DE GLICEROL

Síntese e caracterização de um complexo de níquel suportado em Vulcan X 72R para utilização em pilhas a combustível

MATERIAIS POLIMÉRICOS COMO ELETRÓLITOS PARA CÉLULAS A COMBUSTÍVEL: GERAÇÃO DE ENERGIA A PARTIR DE FONTES RENOVÁVEIS

Preparação de catalisadores de Pt-Zn para a reação de eletrooxidação de ácido acético (ácido etanóico)

MONTAGEM E CARACTERIZAÇÃO DE UMA PILHA DE COMBUSTÍVEL DE BOROHIDRETO/PERÓXIDO DE HIDROGÉNIO

PALAVRAS CHAVE Monóxido de carbono; Intermetálicos; Oxidação; Voltametria; Célula a Combustível.

PREPARAÇÃO DE ELETROCATALISADORES PtSnSb/C PARA A ELETRO- OXIDAÇÃO DO ETANOL

FABRICAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE NANOMATERIAIS: EXPLORANDO PROPRIEDADES DO FE, NI E NI X FE 1-X

PREPARAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE PtRu/C E PtRuBi/C PELO MÉTODO DA REDUÇÃO VIA BOROHIDRETO DE SÓDIO PARA A ELETRO-OXIDAÇÃO DO ETANOL

Células de Hidrogênio

NANOPARTÍCULAS CASCA-NÚCLEO E LIGA DE PtPb/C: ESTUDO COMPARATIVO DA ATIVIDADE ELETROCATALÍTICA PARA REAÇÃO DE OXIDAÇÃO DE ETANOL

Alternativa para produção de energia limpa utilizando eletrocatalisadores de Pt/Ni

SÍNTESE DE NANOCATALISADORES A BASE DE Au/C, Pd/C E AuPd/C. INVESTIGAÇÃO ESPECTRO-ELETROQUÍMICA DA OXIDAÇÃO DE ETANOL EM MEIO ALCALINO

VALIDAÇÃO DE CATALISADORES PtRh/C, Pt 2 Rh/C e Pt 3 Rh/C PARA APLICAÇÃO EM CÉLULAS A COMBUSTÍVEL DE ETANOL DIRETO.

ESTUDO DO EFEITO DE TRATAMENTOS TÉRMICOS EM CATALISADORES DE PtRu/C FRENTE À REAÇÃO DE OXIDAÇÃO DE HIDROGÊNIO NA PRESENÇA DE CO

TÍTULO: PRODUÇÃO DE ELETROCATALISADORES BINÁRIOS PARA OXIDAÇÃO DE METANO

NANOCATALISADORES TERNÁRIOS A BASE DE PLATINA, ESTANHO E CÉRIO PARA CÉLULAS A COMBUSTÍVEL DIRETAS DE ETANOL

Divulgação. Quim. Nova, Vol. 27, No. 4, , 2004

PAG Química Estequiometria

INSTITUTO DE PESQUISAS ENERGÉTICAS E NUCLEARES Autarquia Associada à Universidade de São Paulo

Red de Revistas Científicas de América Látina y el Caribe, España y Portugal. Universidad Autónoma del Estado de México

Métodos Químicos para Fabricação de Materiais Nanoestruturado

QUÍMICA PRIMEIRA ETAPA

SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE ELETROCATALISADORES NANOPARTICULADOS PARA O ESTUDO DA REAÇÃO DE ELETROOXIDAÇÃO DE ETANOL. Luiz Carlos da Silva Junior

ESTUDO DO CATALISADOR PtNi/C PARA CÉLULA A COMBUSTÍVEL DE ETANOL DIRETO

ESTUDO DA REAÇÃO DE OXIDAÇÃO DE METANOL SOBRE FASES INTERMETÁLICAS DE AuIn, AuSn E AuSb 2 EM MEIO ALCALINO

UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA NATUREZA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA TESE DE DOUTORADO

Potencial de Eletrodo Parte I

ESTUDO DA CORROSÃO DO Al RECICLADO DA INDÚSTRIA DE BEBIDAS

A ATIVIDADE CATALÍTICA FRENTE À REAÇÃO DE OXIDAÇÃO DE ETANOL EM MEIO ÁCIDO

CÉLULAS A COMBUSTÍVEL DE METANOL DIRETO:

ESTUDO COMPARATIVO DA PERMEAÇÃO DO HIDROGÊNIO ATRAVÉS DE UMA PELÍCULA DE NÍQUEL OU PALÁDIO DEPOSITADAS SOBRE A LIGA API 5L X80

Revisão Específicas. Química Monitores: Luciana Lima e Rafael França 02-08/11/2015. Material de Apoio para Monitoria

AULA DE RECUPERAÇÃO PROF. NEIF NAGIB

FUVEST 2015 (Questões 1 a 6)

Célula de Combustível

(MACK-SP) Na eletrólise ígnea de NaCl, verificase

REAÇÕES QUÍMICAS PRODUZINDO CORRENTE ELÉTRICA CORRENTE ELÉTRICA PRODUZINDO REAÇÃO QUÍMICA PROF. RODRIGO BANDEIRA

UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA

21. Considere a seguinte expressão de constante de equilíbrio em termos de pressões parciais: K p =

ESTUDO TEÓRICO QUÍMICO-QUÂNTICO DA INTERAÇÃO ENTRE Co +2 - Cleuton de S. Silva, Kelson M. T. Oliveira, Moacyr C. Júnior, Júlio R. P.

QUÍMICA QUESTÃO O oxigênio e o enxofre podem ser encontrados como moléculas O 2 QUESTÃO 32

Pietro Papa Lopes. Estudos da Reação de Oxidação de Hidrogênio na Presença de CO no Sistema Eletrocatalítico Pt-Ru/C.

TEMA PARA DOUTORADO 1º SEMESTRE DE 2019

ELETROQUÍMICA. Prof a. Dr a. Carla Dalmolin

Lista de Figuras. Figura 4.2. Figura 4.3.

OBTENÇÃO DE SnO 2 NANOESTRUTURADO DE ALTA ÁREA ESPECÍFICA

Módulo inicial Materiais: Diversidade e Constituição. Química 10.º ano Ano lectivo 2007/2008

XIII Olimpíada Baiana de Química Exame 2018

ALTERNATIVA PARA PRODUÇÃO DE ENERGIA LIMPA UTILIZANDO ELETROCATALISADORES DE Pt/Ni

INSTITUTO DE PESQUISAS ENERGÉTICAS E NUCLEARES. Autarquia Associada à Universidade de São Paulo

Química Analítica I Tratamento dos dados analíticos Soluções analíticas

ANÁLISE EMPÍRICA DO DESEMPENHO DE UMA CÉLULA A COMBUSTÍVEL UNITÁRIA DO TIPO PEMFC

Síntese e caracterização de nanocatalisadores. bimetálicos PtCo/C para aplicação em células à. combustível do tipo PEM.

PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO A PARTIR DA REFORMA DO ETANOL

5.1. Estudos preliminares e otimização.

RICARDO GENTIL. Síntese e caracterização de nanocatalisadores PtV/C e PtCr/C para cátodos de células a combustível de baixa temperatura

Gerando energia limpa com alto valor agregado

Eclética Química ISSN: Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho. Brasil

3ª Série / Vestibular. As equações (I) e (II), acima, representam reações que podem ocorrer na formação do H 2SO 4. É correto afirmar que, na reação:

AUTARQUIA ASSOCIADA À UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

Estudo da Oxidação Eletroquímica do Etanol em Meio Ácido Utilizando os Eletrocatalisadores PtSnAuRh/C e PtRuAuRh/C

QUÍMICA - 2 o ANO MÓDULO 29 ELETROQUÍMICA - EXERCÍCIOS

3 Síntese e Deposição de Nanopartículas

ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA NA OBTENÇÃO DE HIDROXIAPATITA PARA FINS BIOMÉDICOS

UTILIZAÇÃO DE TÉCNICAS ELETROQUÍMICAS NA INVESTIGAÇÃO DA CORROSÃO DO Al E DA LIGA Al- 0,3%Si.

Thairo de Araújo Rocha

Estudo da reação de redução de oxigênio sobre catalisadores a base de Pt preparados por decomposição de precursores poliméricos

PROVA DE QUÍMICA 44 PROVA DE QUÍMICA

AVALIAÇÃO DO EFEITO DOS PARÂMETROS OPERACIONAIS DENSIDADE DE CORRENTE E ph DO BANHO SOBRE AS PROPRIEDADES DA LIGA Mo-Co-Fe

Polarização e cinética de eletrodo

UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE QUÍMICA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA PROVA DE SELEÇÃO/2011 DO CURSO DE MESTRADO

Observe o gráfico, cujas curvas representam as variações das massas desses radioisótopos ao longo das duas horas de duração do experimento.

EXAME DE CAPACIDADE PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA

01 O chumbo participa da composição de diversas ligas metálicas. No bronze arquitetônico, por

Fuvest 2009 (Questão 1 a 8)

INSTITUTO DE PESQUISAS ENERGÉTICAS E NUCLEARES Autarquia associada à Universidade de São Paulo

SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE SÍLICAS MESOPOROSAS COM FERRO E COBALTO ASSOCIADOS

Gabarito Química Grupo J. 1 a QUESTÃO: (1,0 ponto) Avaliador Revisor. Considerando-se as substâncias I, II e III mostradas abaixo,

COMPÓSITOS POLIMÉRICOS PARA MODELAGEM DE CORRENTES DE DENSIDADE NÃO CONSERVATIVAS EM TANQUES DE SIMULAÇÃO HIDRÁULICA

PILHAS ELETROQUÍMICAS

MÉTODO DE REDUÇÃO POR ÁCIDO CÍTRICO PARA APLICAÇÃO COMO ÂNODO NA OXIDAÇÃO DIRETA DE METANOL EM CÉLULAS A COMBUSTÍVEL

ELETROCATÁLISE DA REAÇÃO DE OXIDAÇÃO DE EFEITO DA RUGOSIDADE NA ATIVIDADE CATALÍTICA. Enilda de Oliveira Carvalho

RESSALVA. Atendendo solicitação da autora, o texto completo desta dissertação será disponibilizado somente a partir de 23/06/2017.

UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA LEANDRO LIMA CARVALHO

UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA

PMT2423 FÍSICO-QUÍMICA PARA METALURGIA E MATERIAIS III. PMT Físico-Química para Metalurgia e Materiais III - Neusa Alonso-Falleiros

Qui. Semana. Allan Rodrigues Gabriel Pereira (Renan Micha)

AUTARQUIA ASSOCIADA À UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

com o oxigênio, formando o trióxido de enxofre (SO 3 ), e deste com a água, resultando no H 2

ESTUDO DA ELETROOXIDAÇÃO DE ACETALDEÍDO EM. ELETRODEPÓSITOS de PtRh. Edgard Pereira Leão

Transcrição:

SÍNTESE DE CATALISADORES Pt@Sb/C PARA O OXIDAÇÃO ELETROQUÍMICA DE METANOL EM MEIO ÁCIDO M. A. SANTOS 1, L. S. R. SILVA 1, K. I. B. EGUILUZ 2, G. R. SALAZAR-BANDA 2 1 Universidade Tiradentes, Instituto de Tecnologia e Pesquisa. 2 Universidade Tiradentes, Instituto de Tecnologia e Pesquisa, Departamento de Engenharia de Processos. mychelliandrade@gmail.com RESUMO Nas células a combustível de metanol direto o uso de nanocatalisadores do tipo casca-núcleo é uma alternativa promissora à Pt pura. Assim, foram sintetizados catalisadores casca-núcleo de Pt@Sb/C nas proporções 3:1 e 2:1 utilizando o boridreto de sódio como agente redutor. Esses catalisadores foram submetidos à caracterização eletroquímica, e mostram-se condizentes com a estrutura casca-núcleo, devido à similaridade dos seus perfis com o comportamento típico da Pt policristalina em meio ácido (relacionado às regiões de adsorção e dessorção de hidrogênio e a formação de óxidos de Pt). Além disso, nas reações de oxidação do metanol os catalisadores cascanúcleo apresentaram altas densidades de corrente, com potenciais de início de oxidação entre,56 V e,59 V (3:1 e 2:1, respectivamente). O Pt/C obteve uma atividade eletrocatalítica 62 % inferior na oxidação de metanol comparado ao PtSb (3:1), tornando este último promissor para aplicações futuras em células a combustível. 1. INTRODUÇÃO A crescente demanda de energia e o alto índice de poluição, provocado pelo uso de combustíveis fósseis, principalmente em veículos automotores, desperta a atenção da comunidade científica para a busca por fontes energéticas renováveis de baixo impacto ambiental e que estejam de acordo com a necessidade da manutenção dos recursos naturais (Debe, 212; Falin et al., 27). Uma alternativa altamente promissora de elevada eficiência e principalmente ecologicamente correta são as células a combustível. Célula a combustível é um dispositivo eletroquímico que converte continuamente energia química de um combustível diretamente em energia elétrica e térmica, de maneira mais ecológica e eficiente (Scachetti, 27). Estudos a respeito da oxidação de combustíveis orgânicos com o uso de eletrocatalisadores nanométricos vêm demonstrando excelentes resultados e merecem maior aprofundamento pela possibilidade de impetrar viabilidade técnica ao funcionamento de dispositivos eletroquímicos, geradores de energia. Desta forma, uma célula a combustível que utiliza um álcool diretamente como combustível - DAFC (do inglês: - Direct Alcohol Fuel Cell) tem despertado bastante Área temática: Engenharia de Materiais e Nanotecnologia 1

interesse, particularmente aquelas que são alimentadas pelos combustíveis, metanol, etanol e principalmente glicerol (Roquet et al., 1994). A célula a combustível de metanol direto (DMFC) é uma variação da PEMFC (do inglês: - Proton Exchange Membrane Fuel Cell) na qual o metanol é aplicado diretamente no eletrodo da célula sem a necessidade de reforma do combustível para se ter hidrogênio puro, não requerendo um reformador externo. Além disso, o metanol é uma opção atrativa de combustível porque pode ser produzido a partir do gás natural ou de fontes renováveis como a biomassa (Antoniassi, 26). Os metais M (Mn, Sb e Sn) constituem fases intermetálicas estáveis com a platina (Moffatt, 1976; Massalski, 199), por gerarem espécies oxigenadas na superfície eletródica em soluções ácidas a potenciais menos positivos do que a platina pura e, por apresentarem um bom desempenho para a oxidação de álcoois em meio ácido quando depositados sobre superfície de Pt. Embora os eletrodos de metais nobres apresentem uma limitação econômica para o emprego em escala industrial, ainda parecem ser os mais indicados quando empregados juntamente com metais não nobres para o estudo introdutório de problemas relacionados à oxidação de álcoois. Assim, a fim de se desenvolver um eletrocatalisador eficiente diminuindo a quantidade de Pt (metal nobre) utilizada, efetua-se a adição de outros metais juntamente com a platina, formando ligas, co-depósitos e estruturas casca-núcleo (García-Contreras et al., 28; Lee e Doo, 29). Esse tipo de estrutura, denominada casca-núcleo são nanopartículas que possuem átomos de catalisador somente do lado de fora (Zhang et al., 25). As partículas são normalmente sintetizadas num processo de dois passos. Em primeiro lugar, o núcleo (Sb neste caso) é sintetizado utilizando estabilizantes contendo funcionalidades que se ligam a um segundo metal. Deste modo, uma segunda solução precursora onde contém o metal (normalmente a Pt) é adicionada, que sintetiza a casca, ou seja, que recobre o núcleo. Desta forma, a proposta do presente trabalho de pesquisa consistiu no estudo de duas diferentes composições de catalisadores casca-núcleo com metais nobres (Pt e Sb) ao suporte de carbono, visando criar novas estruturas de catalisadores para ânodos de DAFC s e acima de tudo, que sejam capazes de oxidar álcoois primários e até mesmo secundários com rápida cinética e desativação tolerável. Portanto, neste trabalho foi feito o estudo da eletro-oxidação de metanol sobre a superfície de nanopartículas casca-núcleo, preparadas pelo método de redução de sucessiva, na tentativa de desenvolver materiais altamente ativos e estáveis, almejando em um futuro próximo, aplicá-los em células a combustível alimentadas diretamente com metanol. 2. OBJETIVO Sintetizar catalisadores casca-núcleo Pt x @Sb y suportados em carbono, e analisar a influência das condições de síntese e da composição do catalisador na atividade eletrocatalítica frente as reações de oxidação de metanol em meio ácido, visando desenvolver catalisadores para Área temática: Engenharia de Materiais e Nanotecnologia 2

uso em ânodos de células a combustível de álcool direto. 3. METODOLOGIA 3.1. Síntese dos eletrocatalisadores nanoestruturados O método de síntese do eletrocatalisador tem uma influência importante na eficiência eletrocatalítica do mesmo, pois afeta a composição final, assim como a estrutura da superfície dos catalisadores, o qual pode alterar a atividade catalítica. Todos os catalisadores sintetizados neste trabalho foram obtidos com 2 % em massa de metal em relação ao carbono Vulcan XC72. As amostras casca-núcleo foram identificadas, como: Pt 3 @Sb/C e Pt 2 @Sb/C. Os eletrocatalisadores casca-núcleo Pt@Sb/C com razão atômica (2:1) e (3:1) foram sintetizados pelo método de redução sucessiva, tanto para produção da casca de Pt como para a preparação de nanopartículas de antimônio que compõem o núcleo. O método de síntese utilizado no trabalho utilizou o boridreto de sódio como agente redutor. As nanopartículas de Sb e Pt foram reduzidas e estabilizadas por dissolução dos precursores metálicos SbCl 3 e H 2 PtCl 6.6H 2 O. Inicialmente o SbCl 3 foi dissolvido em fase líquida aquosa de HCl a 5 mol L -1, e esta submetida a agitação durante 25 min para dissolução dos íons metálicos. Em seguida adicionouse 33 gotas de NH 4 OH para ajustar o ph da solução entre 9 e 1. O boridreto foi adicionado à solução convertendo o precursor metálico (em estado iônico) em átomos metálicos, que se agregaram formando as nanopartículas de Sb. A solução núcleo foi submetida à agitação de 1 rpm durante 1 h. O H 2 PtCl 6.6H 2 O foi dissolvido em solução de HCl 5 mol L -1 separadamente e adicionado à solução do núcleo de forma rápida. Em seguida adicionou-se 97 gotas de NH 4 OH para ajustar o ph da solução. Num segundo estágio o boridreto foi adicionado para redução dos íons de Pt sobre as nanopartículas de Sb formadas em etapa prévia. A solução casca-núcleo esteve sujeita à agitação de 1 rpm durante 1 h ou até a solução tornar-se límpida, garantindo ausência do íon cloreto, e consequente formação das nanopartículas metálicas em suspensão de pó de carbono. A solução foi mantida em agitação final por 24 h para o ancoramento das nanopartículas no carbono. Em seguida, a suspensão foi centrifugada a 3 rpm por 2 min e posteriormente lavada e filtrada a vácuo e mantida em estufa a 7 C por 3 h para evaporação do solvente. 3.2. Preparação do eletrodo de trabalho Os eletrodos de trabalho estavam compostos pelas nanopartículas metálicas na forma de uma camada fina sobreposta a uma placa de diamante dopado com boro (DDB). Para a preparação da camada catalítica para cada eletrocatalisador, uma suspensão aquosa foi produzida por dispersão de,8 g do compósito metal/c em solução de Nafion,5 % (Aldrich, solução a 5% em álcoois alifáticos) mais 1 μl de água ultrapura (sistema MILLI-Q), seguida de agitação em ultrassom de banho UNIQUE 145O com um mínimo de duração de 4 min, até a formação de uma espécie de tinta preta homogênea. Posteriormente, uma alíquota de 3 μl desta suspensão foi transferida para a superfície do eletrodo de DDB, de forma a recobrir toda a Área temática: Engenharia de Materiais e Nanotecnologia 3

sua área superficial. Finalmente o eletrodo foi colocado em estufa (SOLAB) a 6 C, para evaporação dos solventes, por aproximadamente 2 min. 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 4.1. Caracterização eletroquímica 4.1.1. Voltametria Ciclíca Inicialmente na caracterização eletroquímica, foram realizados experimentos para a obtenção dos perfis voltamétricos dos eletrocatalisadores Sb/C e da Pt/C preparados por redução sucessiva com o objetivo de realizar uma comparação das suas propriedades eletroquímicas com os catalisadores casca-núcleo Pt 2 @Sb/C e Pt 3 @Sb/C. j / A (g Pt) -1 18 12 6-6 -12-18 -24-3 -36 j / (A g Pt -1 ) 1,5 1,,5, -,5-1, -1,5-2, -2,5,,2,4,6,8 1, 1,2 1,4 E / (V vs EHMS)..2.4.6.8 1. 1.2 1.4 E / V vs. EHMS Pt 3 @Sb/C Pt 2 @Sb/C Sb/C Pt/C (a) j / A (g Pt) -1 3 25 2 15 1 5-5 -1-15 -2 j / (A g Pt-1) 15 12 9 6 3,72,76,8 E / (V vs EHMS) (b) Pt 3 @Sb/C Pt 2 @Sb/C Sb/C Pt/C..2.4.6.8 1. 1.2 1.4 E / V vs. EHMS Figura 1 (a) - Perfils voltamétricos para os eletrocatalisadores Pt 3 @Sb/C, Pt 2 @Sb/C, Sb/C e Pt/C em solução de 5 mol L -1 de H 2 SO 4 e (b) Perfils voltamétricos para os eletrocatalisadores Pt 3 @Sb/C, Pt 2 @Sb/C, Sb/C e Pt/C em solução de 5 mol L -1 de H 2 SO 4 + 5 mol L -1 de metanol. Pode-se observar na Figura 1(a) que os perfis voltamétricos dos eletrocatalisadores Pt 3 @Sb/C e Pt 2 @Sb/C mostraram-se condizentes com estruturas casca-núcleo, especialmente o Pt 3 @Sb/C, isto devido à similaridade do seu perfil com o comportamento típico da Pt policristalina em meio ácido (aumento nas regiões de adsorção e dessorção de hidrogênio e a formação de óxidos). Foi claramente observável que não houve nenhum tipo de deslocamento do pico de redução de oxigênio para potenciais mais negativos na amostra casca-núcleo, mostrando que não há Sb em contato com a solução, pois a redução de oxigênio se dá em potenciais menos positivos neste material (curva verde). Área temática: Engenharia de Materiais e Nanotecnologia 4

Para todas as combinações casca-núcleo estudadas, foi observado que o voltamograma obtido para amostra Pt 3 @Sb/C apresentou picos anódicos e catódicos mais pronunciados na região compreendida entre,5 e,35 V vs. EHMS (eletrodo de hidrogênio preparado com a mesma solução) em comparação com a composição de Pt 2 @Sb/C. Atribui-se que picos bem definidos nesta região resultam da dessorção de átomos de hidrogênio provenientes de sítios de Pt com rede cristalina bem definida, e partículas com tamanhos menores (Tamizhmani et al., 1996; Salgado e Gonzalez, 23). Analisando-se os perfis voltamétricos na Figura 1 (b) podemos observar que o processo da reação do metanol tanto para os eletrocatalisadores Pt/C e Sb/C como para os eletrocatalisadores casca-núcleo Pt 3 @Sb/C e Pt 2 @Sb/C apresentaram picos bem definidos tanto na varredura positiva como na varredura negativa. Pode-se observar um deslocamento para valores menos positivos do potencial de início de oxidação entre,7 V e,74 V para os eletrocatalisadores Pt 3 @Sb/C e Pt 2 @Sb/C, respectivamente, em relação ao eletrocatalisador Pt/C,79 V, fato que sugere uma menor energia necessária para a oxidação do combustível. Também pode ser observado uma pseudo-densidade de corrente de pico superior 28,87 A (g Pt) 1 e 18,84 A (g Pt) 1 para os eletrocatalisadores Pt 3 @Sb/C e Pt 2 @Sb/C em relação aos eletrocatalisadores Sb/C 1,85 A (g Pt) 1 e Pt/C 11,8 A (g Pt) 1, demonstrando uma maior atividade eletrocatalítica deste materiais para a oxidação do metanol e também um menor envenenamento da superfície dos intermetálicos pelos intermediários e produtos da reação de oxidação desse combustível comparado a Pt policristalina. Este melhor desempenho pode ser atribuído ao metal Sb que por apresentar característica oxofílica, pode estar formando mais facilmente espécies OH que promovem a oxidação de intermediários fortemente adsorvidos nos sítios ativos da superfície eletródica (Scachetti, 27) e também uma alteração na configuração estrutural dos sítios superficiais e da densidade eletrônica superficial devido à distância aumentada dos sítios de Pt que pode vir a enfraquecer a adsorção da molécula de CO e influenciar na adsorção das moléculas de combustível sobre a superfície metálica dos catalisadores. 4.1.2. Cronoamperometria A cronoamperometria é uma técnica de estado estacionário que mede a corrente elétrica em função do tempo quando se aplica um potencial. No presente caso, a atividade eletrocatalítica dos catalisadores dispersos foi estudada por cronoamperogramas, onde se aplicou um potencial de,6 V vs. EHMS. Os resultados com a técnica de cronoamperometria foram obtidos em,5 mol L 1 de H 2 SO 4 e,5 mol L 1 de metanol, durante 6 segundos. Na Figura 2 uma diminuição da corrente com o tempo é observada para todas as amostras. Logo após a aplicação do potencial, a corrente decresce rapidamente devido ao carregamento da dupla camada e a outros processos na superfície do eletrodo. Este comportamento esta de acordo com o comportamento já observado para oxidação de metanol em eletrodos casca-núcleo baseados em Pt. Os valores de pseudodensidades de corrente estacionária ao fim de 6 s, para os eletrodos de Pt 3 @Sb/C, Pt 2 @Sb/C, Sb/C e Pt/C polarizado em,6 V vs. EHMS foram: 9,2 A (g Pt) 1,,1218 A (g Pt) 1,,2 A (g Pt) 1 e,42 A (g Pt) 1, respectivamente. O aumento da Área temática: Engenharia de Materiais e Nanotecnologia 5

atividade para eletro-oxidação de metanol da amostra Pt 3 @Sb/C, pode ser resultante da satisfatória formação de uma estrutura casca-núcleo, e esta pode ser atribuída aos mecanismos geométrico e eletrônico, de forma a promover a oxidação de monóxido de carbono ou outros intermediários na superfície da platina. 25 1, j / A (g Pt -1 ) 2 15 1 Pt 3 @Sb/C Pt 2 @Sb/C Sb/C Pt/C j / (A g Pt-1),8,6,4,2, -,2 -,4 1 2 3 4 5 6 t/s 5 1 2 3 4 5 6 t/s Figura 2 - Cronoamperogramas obtidos para os eletrocatalisadores Pt 3 @Sb/C, Pt 2 @Sb/C, Sb/C e Pt/C em solução aquosa de,5 mol L 1 de H 2 SO 4 +,5 mol L 1 de metanol. Eletrodos polarizados a,6 V. 4.1.3. Curvas de polarização Para um melhor entendimento do desempenho catalítico de todos os materiais estudados para oxidação de metanol até o momento, foram realizadas curvas de polarização em estado quase estacionário, onde ocorre a diminuição de processos capacitivos e obtêm-se respostas apenas de correntes faradáicas nas condições apresentadas na Figura 3. Pode-se observar na Figura 3 que os eletrocatalisadores Pt 3 @Sb/C e Pt 2 @Sb/C apresentaram uma melhor atividade catalítica para reação de eletro-oxidação de metanol tanto a elevados valores de potencial quanto a baixos potenciais (<,55 V vs. EHMS). Comprovando assim que os materiais casca-núcleo apresentaram uma maior eficiência durante a atividade de oxidação do metanol quando comparado ao Sb/C e a Pt/C. Área temática: Engenharia de Materiais e Nanotecnologia 6

j / A (g Pt) -1 5 4 3 2 Pt 3 @Sb/C Pt 2 @Sb/C Sb/C Pt/C 1..1.2.3.4.5.6.7.8.9 E / (V vs EHMS) Figura 3- Curvas de polarização dos eletrocatalisadores Pt 3 @Sb/C, Pt 2 @Sb/C, Sb/C e Pt/C em solução de,5 mol L -1 H 2 SO 4 +,5 mol L -1 de metanol. 5. CONCLUSÃO Os resultados obtidos neste trabalho indicam a viabilidade da proposta inicial, que é desenvolvimento de uma rota de síntese de nanocatalisadores casca-núcleo contendo platina e antimônio com atividades eletrocatalíticas satisfatórias para a oxidação de metanol em meio ácido. A metodologia proposta para a síntese dos nanomateriais Pt x @Sb y /C mostrou-se eficiente. O método de redução sucessiva adaptado neste trabalho corresponde ao primeiro exemplo de síntese de nanoestruturas do tipo casca-núcleo contendo Pt e Sb. 6. REFERÊNCIAS ANTONIASSI, B.S., Estudo da eletrocatálise das reações de oxidação de ácido fórmico e metanol sobre fases intermetálicas ordenadas Pt M (M = Mn, Mo, Pb, Sb e Sn). 26. 14 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia de Materiais) Faculdade de Ciências, Universidade Estadual Paulista, Bauru, São Paulo, 26. DEBE, M. K. Review: Electrocatalyst approaches and challenges for automotive fuel cells, Nature, 486, p. 43 53, 212. FALIN, C.; SHYI-MIN, L.; YI-LIN, C. Renewable Energy in Taiwan: Its developing status and strategy, Energy, 32, p. 1634 1646, 27. GARCÍA-CONTRERAS, M. A.; FERNÁNDEZ-VALVERDE, S. M.; VARGAS-GARCÍA, J. R.; CORTÉS-JÁCOME, M. A.; TOLEDO-ANTONIO, J. A.; ÁNGELES-CHAVEZ, C. Pt, PtCo Área temática: Engenharia de Materiais e Nanotecnologia 7

and PtNi electrocatalysts prepared by mechanical alloying for the oxygen reduction reaction in.5 M H2SO4, Int. J. Hydrogen Energy, v. 33, p. 6672 668, 28. LEE, M. H.; DOO, J. S., Kinetics of oxygen reduction reaction on Corich Core-Ptrich Shell/C electrocatalysts, J. Power Sources, v. 188, p. 353-358, 29. MASSALSKI, T.B. Binary Alloy Phase Diagrams. The Materials InformationSociety. Ohio: ASM International: v. 3, 2 ed. 199. MOFFATT, W.G. Binary Phase Diagrams Handbook. New York: General Electric Co. 1976. ROQUET, L., BELGSIR, E. M., LÉGER, J.-M., LAMY, C., Kinetics and mechanisms of the electrocatalytic oxidation of glycerol as investigated by chromatographic analysis of the reaction products: Potential and ph effects, Electrochim. Acta, v. 39, p. 2387 2394, 1994. SALGADO, J. R. C. GONZALEZ, E. R. Correlação entre a atividade catalítica e o tamanho de partículas de Pt/C preparados por diferentes métodos, Eclética Química, v. 28, p. 77 85, 23. SCACHETTI, T. P. Estudo da Eletrocatálise da Reação de Oxidação de Etanol sobre Fases Intermetálicas Ordenadas Pt-M (M = Mn, Mo, Pb, Sb e Sn). 27.1 f. Dissertacao (Programa de Pos-Graduacao em Ciencia e Tecnologia de Materiais). UNESP, Bauru, 27. TAMIZHMANI, G.; DODELET, J. P.; GUAY, D. Crystallite Size Effects of Carbon Supported Platinum on Oxygen Reduction in Liquid Acids, J. Electrochem. Soc., v. 143, p.18 23, 1996. ZHANG, J.; LIMA, F. H. B.; SHAO, M. H.; SASAKI, K.; WANG, J. X.; ADZIC, R. R. Platinum monolayer on nonnoble metal-noble metal core-shell nanoparticle electrocatalysts for O-2 reduction, J. Phys. Chem. B, v. 19, p. 2271 2274, 25. Área temática: Engenharia de Materiais e Nanotecnologia 8