ESTUDOS DE ESPECTROSCOPIA DE IMPEDÂNCIA ELETROQUÍMICA E VOLTAMETRIA CÍCLICA NA CARACTERIZAÇÃO DO FILME DE FURFURAL SOBRE PLATINA

Alzira Maria Serpa Lucho (PG); Denise Schermann Azambuja (PQ) e

Reinaldo Simões Gonçalves (PQ).


Departamento de Físico-Química do Instituto de Química da Universidade Federal do Rio Grande do Sul.


palavras-chave: poli-furfural; platina; ácido sulfúrico


Introdução

A oxidação eletrocatalítica de compostos orgânicos sobre platina e outros metais nobres é um processo conhecido e muito estudado[1-3]. Os primeiros resultados da eletrooxidação do furfural (2-furaldeído ou 2-furancarboxaldeído) evidenciam uma etapa adsorptiva anterior[4]. No entanto, ensaios galvanostáticos, revelaram a formação de um polímero com características termofixas e condutoras[5]. O presente trabalho apresenta, por medidas eletroquímicas, a caracterização do processo de polimerização eletroquímica do furfural sobre o eletrodo de platina, em meio ácido sulfúrico 0,50 M.

Material e Métodos

As técnicas eletroquímicas empregadas foram a Voltametria Cíclica (VC) e a Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE). O sistema eletroquímico consistiu de uma célula com 3 eletrodos. O contra-eletrodo e o de trabalho eram platina brilhante, enquanto que o referência era de calomelano saturado (ECS). Para a eletropolimerização utilizou-se uma fonte de corrente continua da Tectrol, modelo TCM 1000-005. Para os ensaios voltametricos e EIE usou-se um potenciostato PGSTAT 30 da Autolab/EcoChemie, acoplado a um microcomputador. O eletrólito suporte utilizado foi o ácido sulfúrico (p.a.) na concentração de 0,50 M. Resultados e Discussão

O processo de formação e crescimento do filme de poli-furfural foi o galvanostático, que consistiu na aplicação de uma densidade de corrente de 11,2mA/cm2, durante 60s. Para evitar a influência dos produtos de reação formados no contra-eletrodo, sobre o crescimento do filme, ultizou-se uma célula dividida. A concentração de furfural nesta solução foi de 40mM.

A evidência da formação do filme de poli-furfural pode ser visualizada na figura 1. Nela são apresentados os voltamogramas cíclicos do eletrodo de platina e do eletrodo modificado em ácido sulfúrico sem a presença do orgânico. Observa-se uma significativa diminuição das densidades de correntes associadas aos processos redox da região do hidrogênio.

Os resultados obtidos por EIE, tanto para o eletrodo de platina quanto para o eletrodo modificado, são apresentados na figura 2. Os dados referem-se ao potencial de 0,0V(ECS) com amplitude de 10,0mV, na faixa de freqüência de 100 kHz até 10 mHz, na solução de ácido sulfúrico, aerada e, na ausência do orgânico.

Os sistemas em estudo podem ser descritos por um circuito RC[6]. Os valores de capacitância foram determinados a partir da gráfico Zimag. vs 1/2pf, obtendo-se os valores de 746,5 mFcm-2 para o eletrodo de platina e 98,3 mFcm-2 para o eletrodo de platina modificado. Através do decréscimo de capacitância pode-se evidenciar a diminuição da concentração superficial de Hads., na interface metal-eletrólito. Os valores de resistências de polarização (Rp) obtidos quando w ® 0 são respectivamente, 1210W para o eletrodo de platina e 1450W para o eletrodo modificado. O aumento de Rp para o eletrodo modificado sugere a presença do orgânico adsorvido, bloqueando a transferência de carga na região redox do hidrogênio.


EMBED PBrush


Figura 2 – Diagrama de Nyquist para o eletrodo de Pt (A) e o modificado (B), em 0,0V, em H2SO4 0,50M e aerado.










Figura 2 - Diagrama de Nyquist para o eletrodo de Pt modificado, no potencial de 0,0V,


EMBED PBrush


Figura 1 - Curva I(E) para o eletrodo de Pt em H2SO4 0,50M, em ambiente aerado, v = 200mV/s, T = 298K, (A) eletrodo de Pt e (B) eletrodo de Pt modificado.



























Conclusões

O processo de formação do filme de poli-furfural sobre platina foi evidenciado à partir de estudos comparativos com o eletrodo na ausência e na presença do filme.

Os resultados obtidos por voltametria cíclica confirmam a modificação do substrato, principalmente na região catódica. A técnica de EIE, confirmou a definição de um circuito RC, com valores de resistência de polarização e de capacitâncias diferentes para os dois casos. (FAPERGS, ICOTRON, CAPES)


Referências:

  1. Gonçalves, R. S.; Mallmann, J. A.; Grabner, E. W., Electrochimica Acta, 40,

1165, 1995.

  1. Pastor, E.; Schmidt, V. M.; Iwasita, T.; Arévalo, M. C.; Gonzáles, S.; Arvia, A. J., Electrochimica Acta, 38, 1337, 1993.

  2. Gonçalves, R. S.; Léger, J-M.; Lamy, C., Electrochimica Acta, 33, 1581, 1988.

  3. Gonçalves, R. S.; Nascimento, P. C.; Nascimento, D. B., Anais do V Simp. Bras. Eletroquim. Eletroanal., p. 237, São Paulo, 1986.

  4. Gonçalves, R. S.; Tronco, M. A.; Colla, A.; Janissek, P., Anais do IV Simp. Bras. Eletroquim. Eletroanal., p. 215, São Paulo, 1984.

  5. Brett, C. M. A.; Gomes, I. A. R.; Martins, J. P.S., Journal of electrochemistry, 24, 1158, 1994.