Catalisadores nanoestruturados contendo ligas de 'PT' e 'TI''O IND.2' para a oxidação eletroquímica de etanol

Abstract

In this work, the influence of the addition of TiO2 on the catalytic activity toward ethanol oxidation reaction on PtRu and PtSn nanocatalysts was studied. The effect of the amount of TiO2 added was also investigated for the PtSn bimetallic catalysts. The studies were comparatively performed for carbon-supported catalysts with the same metallic component (Pt, PtRu or PtSn) with and without modification with TiO2. The synthesis of PtRu and PtSn nanoparticles with nominal composition equal to 50:50 and 70:30 (in atoms), respectively, was carried out by a modified polyol method, while TiO2 was synthesized separately by a sol-gel process. In order to evaluate the differences in the catalytic activity promoted by the presence of the oxide, while maintaining the same properties of the metallic part, the colloid of nanoparticles was separated into fractions: one was used to prepare the catalyst without oxide and the others were used for preparation of the TiO2 containing materials. Nanocatalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and in situ X-ray absorption spectroscopy (XAS). The general electrochemical behavior was evaluated by cyclic voltammetry in acidic or alkaline solution and the electrocatalytic activity for ethanol oxidation was studied by potential sweeps and chronoamperometry. Overall, the results show that the presence of TiO2 enhances the catalytic activity for ethanol oxidation in acid medium in the low potential region, because of the changes in the Pt 5d band vacancy promoted by metal-oxide interactions. The studies involving the variation of the amount of TiO2 showed that the effects of oxide content are significant both in acidic and in alkaline medium. Experiments using in situ Fourier transform infrared reflection-absorption spectroscopy (FTIRAS) were performed in order to analyze qualitatively the products of alcohol oxidation at each...

Neste trabalho, foi estudada a influência da adição de TiO2 na atividade catalítica para a reação de oxidação de etanol sobre nanocatalisadores PtRu e PtSn. O efeito da quantidade de TiO2 adicionado também foi investigado para os catalisadores bimetálicos de PtSn. Os estudos foram realizados de modo comparativo para catalisadores suportados em carbono com a mesma parte metálica (Pt, PtRu ou PtSn), com e sem modificação com TiO2. A síntese das nanopartículas de PtRu e PtSn de composição nominal 50:50 e 70:30 (em átomos), respectivamente, foi realizada pelo método do poliol modificado, enquanto o TiO2 foi sintetizado separadamente pelo processo sol-gel. Com o intuito de avaliar as diferenças na atividade catalítica promovidas pela presença do óxido, mantendo idênticas as propriedades da parte metálica, as nanopartículas em estado coloidal foram separadas em frações: uma foi utilizada para a preparação do catalisador sem óxido e as outras para a preparação dos materiais contendo TiO2. Os nanocatalisadores preparados foram caracterizados por difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão (TEM), espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS) e espectroscopia de absorção de raios X (XAS) in situ. O comportamento eletroquímico geral foi avaliado por voltametria cíclica em solução ácida ou alcalina e as atividades eletrocatalíticas para a oxidação de etanol foram estudadas por varreduras de potencial e cronoamperometria. De maneira geral, os resultados mostram que a presença do TiO2 promove um aumento da atividade catalítica para a oxidação de etanol em meio ácido que, em baixos potenciais, resultaria das mudanças na vacância da banda 5d da Pt promovida pelas interações metal-óxido. Os estudos realizados variando a quantidade de TiO2 mostraram que os efeitos do teor de óxido são significativos tanto em meio ácido quanto em meio alcalino. Experimentos utilizando a...