SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DAS PROPRIEDADES ELETROCATALÍTICAS DE FILMES DE ÓXIDOS.
Evandro Kioshi Kaibara (IC), Luis Otavio de Sousa Bulhões (PQ)
Laboratório Interdisciplinar de Eletroquímica e Cerâmica – DQ – UFSCar
C.P. 676 CEP. 13565-905 – São Carlos – SP
palavras chave: ADE; etanol; titânio
Os ânodos dimensionalmente estáveis ( ADS ), os quais consistem de um fina camada eletrocatalítica estável e condutora depositada sobre a base de um metal, possuem grande aplicação tecnológica principalmente na produção eletroquímica de cloro através da eletrólise de soluções de NaCl [1]. Alguns requisitos são necessários para que um material eletródico seja útil em aplicações tecnológicas, como : possuir grande área superficial; elevada condutividade elétrica; boas propriedades catalíticas; elevada estabilidade química e mecânica; elevada seletividade. Os óxidos de metais de transição com condutividade metálica são aqueles que preenchem melhor os requisitos citados. Um dos sistemas amplamente utilizado para esse propósito são os filmes constituídos por RuO2/TiO2 que possuem camadas policristalinas e estruturas complexas [2].
O objetivo deste trabalho foi de investigar a oxidação de etanol em eletrodos de óxido de titânio e rutênio utilizando-se a técnica de voltametria cíclica.
Iniciou-se a preparação dos eletrodos utilizando uma placa de titânio retangular de 1cm x 1cm jateada com areia e posteriormente submetida a um ataque químico com ácido oxálico 10 % em ebulição por 20 minutos. A seguir os eletrodos foram preparados por pincelamento de uma camada de solução precursora contendo isopropóxido de titânio 0,2 M e RuCl3 0,2 M dissolvidos em isopropanol. Os eletrodos foram então colocados em uma mufla à temperatura de 540oC por 1 hora e também a 480oC por 15 minutos. A espessura dos filmes obtidos ficaram em torno de 2 mm.
Para as medidas eletroquímicas utilizou-se como eletrodo de referência um eletrodo de calomelano (Hg/Hg2Cl2) em solução aquosa de cloreto de sódio saturado. O contra eletrodo utilizado foram duas placas de platina com 2,5 cm2 de área superficial. O eletrólito utilizado foi uma solução de ácido perclórico 0,1M variando-se a concentração de etanol em 2 mM e 5 mM. Para todas as soluções utilizou-se água do Milli-Q e reagentes Merck p.a. As medidas eletroquímicas foram realizadas em um potenciostato EG&G da PAR modelo 273 acoplado a um computador.
Foram realizadas medidas de voltametria cíclica para os filmes preparados a 480oC durante 15 minutos, designados de filmes F, e também para os filmes preparados a 540oC por 1 hora, designados de filmes C. As Figuras 1a e 1b mostram os voltamogramas cíclicos para os filmes F e C, obtidos aplicando-se um potencial de condicionamento igual a 0 V durante 100 s. O potencial de condicionamento variou de – 0,4 V a + 0,2 V.
Observa-se um aumento da densidade de corrente anódica com o aumento da concentração de etanol, para os diferentes potenciais de condicionamento. A carga anódica em função do potencial de adsorção está representada nas Figuras 2a e 2b. O filme mais compacto, preparado a 540°C apresenta menor carga que o filme mais poroso.
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Figura 1b. Voltamograma cíclico para o filme C, 0,1 V/s. |
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Figura 2a. Carga anódica em função do potencial de adsorção para o filme F. |
Figura 2b. Carga anódica em função do potencial de adsorção para o filme C. |
O aumento da carga anódica, na região de hidrogênio, com a concentração de etanol indica que o processo de adsorção e dessorção de hidrogênio é facilitado pela presença de etanol. Os intermediários adsorvidos que oxidam a potenciais maiores que + 0,5 V estão associados ao processo de oxidação do etanol.
Bibliografia
Ch.Comninellis, A . Nerini, J. Appl. Electrochem. 25 (1995) 23.
K. J. O’Leary e T.J. Navin in Chlorine Bicentennial Symposium, T. C. Jefrey, P. A . Danna e H. S. Holden ( Eds ), The Electrochemical Society, New Jersey ( 1974 ) p. 174.
CNPq
Figura
1a. Voltamograma cíclico para o filme F, 0,1 V/s.
