ÁREA: Físico-Química
TÍTULO: ELETROOXIDAÇÃO DE ETANOL SOBRE OURO EM MEIO ALCALINO
AUTORES: VARELA, H. (USP - IQSC) ; DE LIMA, R.B. (USP - IQSC)
RESUMO: No presente trabalho foram estudados aspectos da eletrooxidação de etanol sobre eletrodos de Au policristalinos em meio básico. Os resultados de voltametria cíclica mostram que o início da eletrooxidação de etanol ocorre a potenciais próximos de 0,60 V vs RHE para diferentes concentrações de etanol. As análises dos espectros de infravermelho obtidos "in situ" em função do potencial aplicado apresentam bandas que podem ser atribuídas à formação de CO nos sítios do ouro além de acetato como produto solúvel.
PALAVRAS CHAVES: etanol, eletrocatálise, ftir
INTRODUÇÃO: A eletrooxidação de álcoois de baixa massa molar como o etanol, é foco de grande interesse na eletrocatálise, esse justificado pela possível utilização do álcool como combustível para prover dispositivos eletroquímicos geradores de energia. Entretanto, a reação de oxidação de álcoois leva também à formação de intermediários ou produtos solúveis, formados através de mecanismos ainda não conhecidos. Neste trabalho, a eletrooxidação de etanol é estudada utilizando-se técnicas eletroquímicas fundamentais além da técnica de espectroscopia de infravermelho por reflexão externa. Mesmo sendo a platina o principal catalisador utilizado na eletrooxidação do etanol, observa-se no ouro uma atividade catalítica considerável para a oxidação de etanol em meio alcalino (BELGSIR, E.M.; GONZALEZ, E.R.; LAMY, C.; LÉGER, J-M.; MOTEO, A.J.; TREMILIOSI-FILHO, G. 1998).
MATERIAL E MÉTODOS: As superfícies dos eletrodos foram caracterizadas por voltametria cíclica no intervalo de 0,05 V a 1,65 V para o eletrodo de Au policristalino. Medidas de cronoamperometria foram realizadas aplicando-se um potencial de 0,05 V ao eletrodo e em seguida realizando-se um salto de potencial para 0,6 V por 10 min. As medidas de infravermelho foram realizadas utilizando-se um disco polido de Au 0,79 cm2 de área. As soluções foram preparadas com água MILLIQ (18,2 Mohm). Todos os experimentos foram realizadas em meio alcalino (0,1 M KOH). Os potenciais foram medidos em relação a um eletrodo reversível de H2, utilizado como eletrodo de referência.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A Fig.1 (a) mostra os voltamogramas cíclicos obtidos para três distintas concentrações de etanol em meio alcalino. Observa-se que o início da oxidação de etanol ocorre a potenciais próximos de 0,60 V vs RHE. Esta atividade está relacionada à presença de uma monocamada de espécies oxigenadas na superfície do catalisador (ARENZ, M.; BLIZANAC, B.B.; MARKOVIC, N.M.; ROSS, P.N. 2004) que facilitam a oxidação de adsorbatos como o CO. Para identificar os adsorbatos e os possíveis produtos solúveis foram realizados experimentos utilizando a técnica de infravermelho "in situ". Os resultados obtidos para a oxidação de 0,1 M de etanol em função do potencial são apresentados na Fig.1(b). Os espectros mostram três pequenas bandas na região de 1800-2000 cm-1 que são atribuídas à presença de CO adsorvido sobre os sítios de Au (ARENZ, M.; BLIZANAC, B.B.; MARKOVIC, N.M.; ROSS, P.N. 2004.). Na região de 1600 cm-1 a 1300 cm-1, notam-se quatros bandas: A banda forte, subindo em 1650 cm-1 corresponde à deformação OH da molécula de água; as bandas situadas em 1545 cm-1, 1418 cm-1 e 1350 cm-1 correspondem à formação de acetato (CHANG, S-C.; HO, Y.; WEAVER, M.J. 1991.).
CONCLUSÕES: Os resultados experimentais obtidos com a técnica de voltametria cíclica mostram uma atividade catalítica para a oxidação de etanol a potenciais em torno de 0,60 V vs RHE. Foram detectadas por espectroscopia de infravermelho espécies adsorvidas na superfície, como o CO (1800 cm-1-2000 cm-1) e acetato, este sendo o principal produto solúvel (1545 cm-1, 1418 cm-1 e 1350 cm-1). Resultados adicionais e implicações mecanísticas serão apresentados durante o congresso.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem ao CNPq e à FAPESP pelo auxílio concedido.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BELGSIR, E.M.; GONZALEZ, E.R.; LAMY, C.; LÉGER, J-M.; MOTEO, A.J.; TREMILIOSI-FILHO, G. 1998. Electro-oxidation of etahnol on gold: Analysis of the reaction products and mechanism. Journal of Electroanalytical Chemistry, 444: 31-39.
ARENZ, M.; BLIZANAC, B.B.; MARKOVIC, N.M.; ROSS, P.N. 2004. Surface Electrochemistry of CO on Reconstructed gold Single Crystal Surfaces Studied by Infrared Reflection Absorption Spectroscopy and Rotating Disk Electrode. Journal of American Chemical Society, 126: 10130-10141.
CHANG, S-C.; HO, Y.; WEAVER, M.J. 1991. Applications of Real-Time FTIR Spectroscopy to the Elucidation of Complex Electroorganic Pathways: Electrooxidation of Ethylene Glycol on Gold, Platinum, and Nickel in Alkaline Solution. Journal of American Chemical Society, 113: 9506-9513.
