ÁREA: Físico-Química
TÍTULO: USO DA ESPECTROSCOPIA DE IMPEDÂNCIA ELETROQUÍMICA NA INVESTIGAÇÃO DE ELETRODOS BINÁRIOS DO TIPO Ti/Pt-RuO2
AUTORES: TONINI, C. B. (UFES) ; RIBEIRO, J. (UFES) ; DE ANDRADE, A. R. (FFCLRP-USP) ; FREITAS, M. B. J. G. (UFES) ; CELANTE, V. G. (UFES)
RESUMO: Ânodos preparados por decomposição térmica resultaram em eletrodos suportados em Ti com Pt –RuO2. A análise de espectroscopia de impedância eletroquímica em 3 diferentes potenciais (-0,02, 0,5 e 1,0 V vs. Ag/AgCl(KClsat.) em meio ácido tem sido simulado usando um circuito equivalente do tipo RΩ(RfQ)(RtcC1). Em -0,02 e 1,0 V, todos os eletrodos mostraram tendências capacitivas devido ao carregamento da superfície. Em 0,5 V, os eletrodos com RuO2 > 30% mostraram tendências semelhantes evidenciando que as dupla camada elétrica apresentam comportamentos similares. Uma constante de tempo é facilmente observada, para todos os eletrodos, em torno de 75º com uma freqüência de 0,01Hz.
PALAVRAS CHAVES: espectroscopia de impedância eletroquímica; eletrodos binários, platina
INTRODUÇÃO: Atualmente a preocupação com questões ambientais tem se tornado cada vez mais vigente. O desenvolvimento da agricultura, com o conseqüente aumento da produção agrícola, esconde uma ameaça de prejuízo ambiental, devido à má utilização e ao uso excessivo de produtos agroquímicos, principalmente os pesticidas.
A problemática encontrada na forma convencional de tratamento, em sistemas biológicos, destes resíduos, levou ao desenvolvimento de métodos alternativos como a degradação eletroquímica [1], que apresenta as seguintes vantagens: relativa disponibilidade de energia elétrica; sistemas altamente reprodutíveis e facilmente controláveis permitindo a automação e facilidade de montagem; compatibilidade com a preservação ambiental; versatilidade; segurança e seletividade [2, 3].
Faz-se necessário então, estudar as propriedades elétricas dos eletrodos ADE, visando entender melhor os possíveis mecanismos de atuação destes. O uso da espectroscopia de impedância eletroquímica se dá pela grande aplicabilidade da técnica na pesquisa de parâmetros eletroquímicos além da facilidade de uso da mesma. Esse trabalho tem por objetivo estudar as propriedades elétricas de eletrodos do tipo Ti/Pt-RuO2 preparados por decomposição térmica, em diferentes potenciais em meio ácido usando a Espectroscopia de Impedância Eletroquímica, EIE.
MATERIAL E MÉTODOS: Os eletrodos desejados foram preparados pela decomposição térmica (450ºC) de precursores poliméricos. Os suportes de Ti foram previamente jateados, lavados e desengraxados. As resinas foram depositadas nas composições desejadas por pincelamento mecânico e posteriormente levadas a altas temperaturas para decomposição da resina. Foram denominados: Ti/Pt; Ti/RuO2; Ti/Pt(70)RuO2(30); Ti/Pt(80)RuO2(20) e Ti/Pt(85)RuO2(15).
Os estudos de EIE foram realizadas em solução ácida H2SO4 0,5 mol L-1, utilizando o intervalo de freqüências de 10 kHz até 0,001 Hz com amplitude p/p de 0,01 V. Os potenciais escolhidos foram -0,02; 0,5 e 1,0 V vs. Ag/AgCl(KClsat.). Todos os ensaios foram realizados em um potenciostato/galvanostato Autolab modelo 302N acoplado ao software FRA.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os potenciais escolhidos encontram-se em faixas distintas de atuação dos eletrodos. Temos em -0,02 V predominância do processo de adsorção/desorção de H2. Em 0,5 V, temos a ocorrência dos processos capacitivos de carregamento da dupla camada junto com a transição redox RuIII/RuIV, enquanto em 1,0 V, encontramos a faixa do fim do carregamento da dupla camada e início dos processos de formação dos óxidos de Pt.
O espectro de impedância no plano complex (Zreal vs. –Zimg) e o gráfico do tipo Bode (theta vs log f) obtidos nos potenciais -0,02 V; 0,5 V e 1,0 V vs. Ag/AgCl(KClsat.) para o sistema Ti/Pt-RuO são mostrados nas Figuras 1 e 2, respectivamente. O gráfico de Nyquist é uma boa ferramenta para verificar as diferentes ativações impostas ao eletrodo (ex. potencial, freqüência e mudança de composição). Nós podemos sumarizar o comportamento do sistema Ti/Pt-RuO2 em termos do conteúdo de Rutênio. Eletrodos ricos em Rutênio apresentam valores menores de impedância imaginária (-Zimg). É possível observa que a mudança de potencial ativa o eletrodo de forma diferente, por exemplo, no potencial 0,5 V a principal contribuição é da transição redox do par RuIII/RuIV, indicado pela tendência da formação de um semicírculo em todos os eletrodos. O deslocamento do comportamento ideal de um capacitor puro (theta = 90 º) é característico de materiais porosos [4].
Figura 1: Gráfico de Nyquist para os eletrodo Ti/Pt(70)RuO2(30).
Figura 2: Gráfico de Bode para os eletrodo Ti/Pt(80)RuO2(20).
CONCLUSÕES: Os resultados preliminares mostram que o aumento da concentração de Rutênio nos eletrodos favorece a o aumento da capacitância do filme nos potenciais 0,5 V e 1,0 V, sugerindo uma contribuição do óxido de rutênio para o carregamento da dupla camada elétrica. Os valores de n observados sugerem que o elemento de fase constante se comporta com um capacitor.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem as seguintes fontes de fomentos: FAPES, CAPES e CNPq.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: [1] Http://www.cas.org/. Acessado em 23/08/2006.
[2] Rajeshwar K, Ibbanez JG. Environ Electroch. Academic Press, London, 1996, 776 p.
[3] Chen G, (2004). Separation and Purification Technology.
[4]Ribeiro, J. Andrade, A. R. J. Electroanal. Chem. 592, pp.153-162, 2006.
