CARACTERIZAÇÃO
DE MATERIAIS ELETROCATALÍTICOS FORMADOS POR LIGAS DE Ni
UTILIZANDO ESPECTROSCOPIA DE ABSORÇÃO DE RAIOS X
M.
Janete Giz (PQ), Edson A.Ticianelli (PQ) e Ernesto R. González
(PQ)
Instituto
de Química de São Carlos - USP, Cx. P. 780, CEP: 13560
- 970,
São
Carlos (SP), Brasil. E-mail: edsont@iqsc.sc.usp.br
Palavras-chave:
eletrólise da água, eletrocatalisador, absorção
de raios X
INTRODUÇÃO
A
reação de desprendimento de hidrogênio (rdh) tem
sido extensivamente estudada tanto do ponto de vista tecnológico
como acadêmico por ser uma reação modelo para
vários processos industriais [1]. Do ponto de vista
tecnológico, o objetivo de numerosos trabalhos publicados nas
últimas décadas tem sido o desenvolvimento de cátodos
ativados para a produção de hidrogênio
eletrólitico, tentando aproveitar a dependência muito
marcante desta reação com as propriedades do material
eletródico. Assim, o conhecimento sobre as propriedades
eletrônicas e morfológicas de diferentes metais
eletrodepositados em um substrato qualquer pode levar a elucidar
várias dúvidas atualmente existentes e correlacionar as
diferentes características de cada material estudado, com a
finalidade de no futuro poder se desenhar novos eletrocatalisadores
com as características desejadas.
Neste
trabalho foi realizado um estudo de caracterização
física e morfológica de elecatalisadores formados por
ligas binárias e ternárias de Ni com Fe, Co e Zn para a
reação de desprendimento de hidrogênio em meio
alcalino, utilizando espectroscopia de absorção de
raios X.
EXPERIMENTAL
As
amostras contendo os catalisadores foram preparadas por
eletrodeposição dos materiais ativos em um substrato de
papel de grafite, utilizando procedimentos bem estabelecidos na
literatura [1]. As análises por espectroscopia de absorção
de raios X foram efetuadas na linha de luz XRF do Laboratório
Nacional de Luz Síncrotron (LNLS). Os dados foram coletados
nos modos de transmissão e fluorescência nas bordas K do
Ni, Fe, Co e Zn tanto na região XANES (x-ray absorption near
edge structure) como na região EXAFS (extended x-ray
absorption fine structure) do espectro do metal. Os espectros EXAFS
foram extraídos e analisados utilizando o programa WinXAS [2].
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Na
Figura 1 apresenta-se a transformada de Fourier do sinal EXAFS obtido
na borda K do Ni para a liga Ni-Co-Zn, antes e após tratamento
químico em KOH para a remoção parcial do Zn.
Nota-se que, as características morfológicas da liga é
completamente distinta da do Ni metálico, tratando-se
provavelmente de um material com características amorfas.
Análises efetuadas na borda K do Co confirmaram estes
resultados. Nos demais casos, os materiais apresentaram
características similares à do Ni metálico,
indicando uma cristalização do tipo cúbica
de face
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 Figura
1. Transformada de Fourier do sinal EXAFS na borda K do Ni da liga
de Ni-Co-Zn.
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centrada (cfc).
Resultados simi-lares obtidos na borda do Fe, mostraram que na
liga Ni-Fe, o Fe é incorporado na estrutura dos cristais
(cfc) do Ni, contrariamente ao Fe puro eletrodepositado que
apresenta estrutura cúbica de corpo centrado (ccc).
Espectros
XANES obtidos na borda K do Ni mostraram que devido à
presença dos outros elementos metálicos ocorre uma
pequena mudança na estrutura eletrônica do Ni, o que
explica as diferentes atividades catalíticas dos materiais
frente a reação de desprendimento de hidrogênio
[1].
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Para
a liga Ni-Co-Zn nota-se que após o tratamento com KOH houve
uma acentuação da linha branca do Ni, indicando
provavelmente a presença de hidróxidos superficiais,
fato que não foi observado na liga binária Ni-Zn.
REFERÊNCIAS
1 - M.J. de GIZ, J.C.P.
da SILVA, M. FERREIRA, S.A.S. MACHADO, E.A. TICIANELLI, L.A. AVACA
and E.R. GONZALEZ - Int. J. Hydrogen Energy, 17(1992)725.
2 - T. Ressler, J. Phys.
IV, 7(1997)C2-269.
LNLS,
FAPESP, CNPq, CAPES e FINEP/PRONEX