Realizado em Goiânia/GO, de 04 a 06 de Setembro de 2017.
ISBN: 978-85-85905-20-0
TÍTULO: Análise de Voltametria Cíclica (VC) em Eletrocatalisadores de Platina-Ferro Suportados em Carbono de Alta Área Superficial.
AUTORES: Santos, J.R.N. (PUC GOIÁS) ; Holdefer, M.M.M. (PUC GOIÁS) ; Colmati, F. (UFG)
RESUMO: O estudo de catalisadores tem crescido de maneira acentuada, o que pode ser
entendido pela ampla utilidade dos mesmos em diversas áreas de aplicação
tecnológica. Neste trabalho avalia-se o perfil de oxidação do catalisador
PtFe/C sintetizado pelo método de refluxo de etanol, mediante a técnica de
voltametria cíclica. Mediante as análises verificou-se que o eletrocatalisador
sintetizado apresentou o início de oxidação do etanol em diferentes valores de
potencial para oxidação de etanol frente as diversas concentrações estudadas,
desta forma os picos mais definidos foram para as concentrações de 100µL,
200µL de etanol.
PALAVRAS CHAVES: PtFe/C; Etanol; Oxidação
INTRODUÇÃO: Na contemporaneidade a comunidade científica se empenha em diversos estudos
que ofereçam conversão de energia mais eficiente e com a menor liberação de
gases, um notório exemplo para tal problemática é o desenvolvimento de
eletrocatalisadores a base de Platina (Pt) e ligas de Platina com um metal
de transição com o objetivo de se obter um maior avanço na reação de
oxidação de etanol, onde se entende que este álcool apresenta uma
contribuição muito baixa para o efeito estufa quando completado o ciclo do
dióxido de carbono no ambiente, além de que em sua oxidação completa produz
12 elétrons, enquanto que o metanol resulta em 6 elétrons e o hidrogênio
apenas 2, esta evidência permite uma maior corrente elétrica produzida no
processo (SILVA, 2008). Os eletrocatalisadores são materiais com
propriedades capazes de favorecer a adsorção dos reagentes (combustível) em
uma configuração favorável energeticamente para que ocorram transferências
de cargas espontaneamente em temperaturas ambientes (GONZALEZ, 2000). A
platina é o principal metal utilizado nos eletrocatalisadores, podendo ser
usado tanto para a oxidação anódica quanto para a redução catódica,
aumentando consideravelmente a cinética das reações eletródicas estudos
mostram que os catalisadores de Platina modificados com um segundo metal,
apresentam um mecanismo diferenciado de catalise, na literatura esses
mecanismos são propostos como mecanismo bifuncional e mecanismo eletrônico
(TSENG et al., 2012). Neste trabalho avalia-se o perfil de oxidação do
catalisador PtFe/C sintetizado pelo método de refluxo de etanol, mediante a
técnica de voltametria cíclica.
MATERIAL E MÉTODOS: Nesse método os percussores metálicos: ácido hexacloroplatínico
(Sigma Aldrich®); Cloreto de Ferro (Dinâmica®); o suporte (Carbono Vulcan
XC-72R®.) e etanol (Sigma Aldrich®) são adicionados em um balão de fundo
redondo e os metais são reduzidos na presença do álcool e do suporte em uma
temperatura de 130°C sobre agitação magnética com banho de areia durante 3
horas com atmosfera aberta. Em seguida os materiais são filtrados à vácuo em
papel de filtro micro e secos a 65°C. Os experimentos eletroquímicos foram
realizados em célula de vidro contendo três eletrodos: eletrodo de trabalho
composto pelo catalisador preparado, eletrodo de referência Ag/AgCl, rede de
platina como contra eletrodo e como eletrólito foi utilizado uma solução de
ácido sulfúrico 0,5 mol/L. Para a efetivação da análise eletroquímica, o
catalisador foi usado na forma de camada ultrafina sobre um eletrodo de
trabalho de 5 mm de diâmetro. Desta forma, foram preparadas suspensões
contendo o catalisador em álcool isopropilico (Sigma Aldrich®). Assim,
pesou-se em um béquer 2,0 mg de pó do catalisador e adicionou-se 2,0 mL de
álcool isopropilico (Sigma Aldrich®), posteriormente a suspensão foi deixada
em um banho ultrassônico por 30 minutos antes do uso. Em seguida, foram
depositadas na forma de camadas ultrafinas na superfície do eletrodo de
carbono vítreo seis camadas de 15µL cada, com auxilio de uma micropipeta. Os
estudos da eletro-oxidação de etanol pela técnica de VC foram realizados em
solução 1,0 mol/L de etanol e em 0,5 mol/L de ácido sulfúrico e com
velocidade de varredura de 50 mV/s.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A análise de voltametria cíclica consiste em variar o potencial (E) aplicado
a um eletrodo imerso. Tal variação ocorre em relação ao eletrodo de
referência e pode ser repetida continuamente gerando vários ciclos, o
potenciostato mede a corrente (I) que flui no eletrodo de interesse, obtendo
como resposta um gráfico chamado de voltamograma cíclico. Na Figura 1 são
apresentados os voltamogramas cíclicos do eletrocatalisador PtFe/C em
diferentes meios, onde se variou a concentração de etanol sendo: 100µL,
200µL e 300µL e em meio ácido. Nos voltamogramas são observadas as regiões
de adsorção e dessorção de hidrogênio, no intervalo de -0,2 a +0,1V, para
todas as concentrações estudadas, com picos mais definidos para as
concentrações de 100µL, 200µL de etanol , indicando uma superfície com menor
influência do carbono. Observa-se também a região da dupla camada elétrica
(+0,1 e +0,6 V vs. Ag│AgCl (saturado), KCl (3 mol/L)║)), intervalo onde a
corrente elétrica se mantém praticamente constante, onde a mesma é a
fronteira entre a interface eletrodo e a solução eletrolítica.
Figura 1
Voltamograma Cíclico do Catalisador PtFe/C em 0,5
mol/L de ácido sulfúrico, T = 25°C.
CONCLUSÕES: As análises de voltametria cíclica indicaram atividade do eletrocatalisador, o
mesmo apresentou o início de oxidação do etanol em diferentes valores de
potencial para oxidação de etanol em relação à variação da concentração de
etanol do meio, mediante isto, notou-se que a concentração de 200µL apresentou
um melhor perfil voltamétrico para oxidação de etanol.
AGRADECIMENTOS: CAPES, PUC Goiás, FAPEG, UFG
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: GONZALEZ, E. R. Eletrocatálise e poluição ambiental. Química Nova, 23, p. 262-266, 2000.
Silva, R. W. R. V.; Preparação e caracterização de eletrocatalisadores PtRu/C e PtSn/C via redução química por ácido cítrico para oxidação direta de alcoóis em células a combustível tipo PEM. São Paulo, 2008. Dissertação de mestrado – IPEN.
TSENG, C-J.; SU, B-J.; WANG, K-W.; WANG, C-H.; HSUEH, Y-J. Synthesis and catalytic property of PtSn/C toward the ethanol oxidation reaction. Int. J. Electrochem. Sci., v. 7, p. 5246-5255, 2012.