ELETROCATÁLISE DA OXIDAÇÃO DE ETANOL SOBRE CATALISADORES À BASE DE PtSnO₂: UM ESTUDO DE DEMS

The ethanol oxidation reaction was investigated using on line differential electrochemical mass spectrometry (DEMS) on carbon-supported Pt-SnO2 electrocatalysts at atomic ratio 1:1, 2:1 and 3:1 as a function of ethanol concentration and combined analysis of the reaction products and electrochemical...

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2013
Main Author: Silva, Wanderson Oliveira da lattes
Orientador/a: Rodrigues, Isaide de Araújo
Banca: Tanaka, Auro Atsushi
Format: Dissertação
Language:por
Published: Universidade Federal do Maranhão
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA/CCET
Department: QUIMICA
Assuntos em Portugês:
Assuntos em Inglês:
/C
Áreas de Conhecimento:
Online Access:http://tedebc.ufma.br:8080/jspui/handle/tede/964
Citação:SILVA, Wanderson Oliveira da. ELECTROCATALYSIS OF OXIDATION OF ETHANOL ON CATALYSTS BASED PtSnO₂: A STUDY OF DEMS. 2013. 82 f. Dissertação (Mestrado em QUIMICA) - Universidade Federal do Maranhão, São Luís, 2013.
Resumo Português:A reação de oxidação de etanol foi investigada usando a espectrometria de massas eletroquímica diferencial on line (DEMS), sobre eletrocatalisadores de Pt-SnO₂ suportados em carbono Vulcan, com razão atômica 1:1, 2:1 e 3:1 em função da concentração de etanol e análises combinadas dos produtos reacionais e medidas de corrente eletroquímica. Os materiais foram preparados por dois métodos: impregnação/decomposição térmica com e sem redução química via borohidreto de sódio. Eles foram caracterizados pelas técnicas de energia dispersiva de raios X (EDX) e difratometria de raios X (DRX). Um estudo comparativo mostrou que o segundo método foi mais eficiente na síntese desses materiais, sendo escolhido para os estudos eletroquímicos e de DEMS. As medidas eletroquímicas mostraram melhores correntes faradáicas em menores potencias, indicando melhor atividade para a oxidação de etanol sobre os catalisadores PtSnO₂/C, Pt₂SnO₂/C e Pt₃SnO₂/C comparado com Pt/C E-TEK. A Pt/C E-TEK apresentou a melhor razão entre CO₂ e acetaldeído em etanol 0,01 mol Lˉ¹, mostrando que esse eletrodo favorece a via de formação de CO₂. Quando a concentração de etanol é aumentada, a razão CO₂/acetaldeído diminui para todos os catalisadores estudados, principalmente Pt/C E-TEK. Esse aumento na formação de acetaldeído foi o grande responsável pelo perfil de corrente faradáica, tendo em vista o início da reação de formação do acetaldeído coincidir com o início da reação de oxidação de etanol. Em geral, os catalisadores à base de Pt-SnO₂ apresentaram melhor desempenho para a reação de oxidação de etanol em relação a Pt/C E-TEK, confirmando assim a capacidade do SnO₂ em fornecer espécies oxigenadas para oxidar intermediários adsorvidos tais como CHx e OHads, em potenciais mais baixos.
Resumo inglês:The ethanol oxidation reaction was investigated using on line differential electrochemical mass spectrometry (DEMS) on carbon-supported Pt-SnO2 electrocatalysts at atomic ratio 1:1, 2:1 and 3:1 as a function of ethanol concentration and combined analysis of the reaction products and electrochemical measurements. The materials were prepared by two methods: impregnation/thermal decomposition with and without chemical reduction via sodium borohydride. They were characterized by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and X-ray diffraction (XRD) techniques. A comparative study showed that the second method was more efficient to synthesize of these materials, which were chosen for DEMS and electrochemistry studies. Electrochemical measurements showed better faradaic current in lower potentials, indicating better activity to ethanol oxidation on PtSnO₂/C, Pt₂SnO₂/C and Pt₃SnO₂/C catalysts compared to Pt/C E-TEK. Pt/C E-TEK presented the best ratio between the CO₂ and acetaldehyde production in 0.01 mol Lˉ¹ ethanol, showing that this electrode favors the reaction via CO₂ production. When the ethanol concentration is increased, the ratio CO₂ /acetaldehyde decreases for all catalysts studied, mainly for Pt/C E-TEK. This increasing formation of acetaldehyde was largely responsible for the profile of faradaic currents in view of the onset for the formation of acetaldehyde to coincide with the beginning of the ethanol oxidation reaction. In general, the catalysts based on Pt-SnO₂ showed better performances for the ethanol reaction compared to Pt/C E-TEK, thus confirming the ability of SnO₂ to provide oxygen species for oxidize adsorbed intermediates such as CHx and OHads, at lower potentials.