Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Físico-Química
TÍTULO: PREPARAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO ELETROQUIMICA DE
ELETRODOS Pt(50%)Co(50%)Ox EM MEIO ALCALINO
AUTORES: Ribeiro, J. (UFES) ; Profeti, D. (UFES) ; Profeti, L. (UFES)
RESUMO: O presente trabalho tem como objetivo a descrição do preparo de eletrodos
Pt50%Co50%Ox, assim como a sua caracterização
eletroquímica, em solução de NaOH 1,0 M, para fins tecnológicos. Os eletrodos
foram pincelados com suas resinas precursoras de Co e Pt, preparadas pelo método
de Pechini e padronizadas por gravimetria. A caracterização eletroquímica dos
eletrodos foi realizada por voltametria cíclica. Os resultados obtidos mostraram
que os eletrodos de Pt50%Co50%Ox apresentaram
comportamento eletroquímico semelhante ao eletrodo de
Co3O4/ Ti em meio básico e possui área de
68,4cm2.
PALAVRAS CHAVES: eletroquímica; óxido de platina; óxido de cobalto
INTRODUÇÃO: Eletrodos formados por óxidos constituem um dos principais tipos de materiais
catalisadores, sendo esses utilizados em diferentes processos tecnológicos
[TRASATTI, 2000]. Como exemplo, o óxido de cobalto tem mostrado propriedades
eletrocatalíticas em reações anódicas na produção de Cl2 ou na
redução catódica do O2 [BOGGIO, et al. 1987]. Estudos também têm
avaliado a eficiência catalítica dos óxidos em oxidações de espécies orgânicas
[SPINOLLO et al.,1997]. Muitos materiais de eletrodos já foram utilizados como
catalisadores em reações de oxi-redução, e dentre esses, a platina tem
apresentado boa atividade catalítica na transferência de elétrons nas reações.
Contudo, a Pt sofre com algumas limitações que a impossibilitam de ser usada
como material de eletrodo, como por exemplo, a perda da atividade catalítica no
decorrer da reação de eletrooxidação [PROFETI, et al.,2009]. Esse processo
ocorre devido a outras espécies intermediárias que são difíceis de serem
oxidadas, em se adsorverem na superfície do eletrodo impedindo a oxidação de
espécies mais fáceis de serem oxidadas, diminuindo assim, sua atividade
catalítica [PROFETI, et al., 2009]. Com o objetivo de contornar essas
limitações, a platina tem sido combinada com outros metais, através de seus
óxidos, formando os chamados eletrodos binários que evitem a adsorção de
espécies intermediarias à superfície do eletrodo ou que facilitem na oxidação
deste, aumentando a atividade catalítica da platina [PROFETI, et al., 2009].
Assim, o presente trabalho tem por objetivo preparar e caracterizar
eletroquimicamente catalisadores de Pt50%Co50%
Ox em meio básico, visando potenciais aplicações tecnológicas.
MATERIAL E MÉTODOS: Os eletrodos foram preparados através de soluções precursores de cobalto e
platina, pelo método Pechini [PROFETTI et al., 2009]. As soluções de Pt e Co
foram preparadas pela dissolução do acido cítrico e etileno glicol em
temperatura de 60°C sob agitação constante. A temperatura foi elevada para 90°C
para que as soluções de H2PtCl6 ou de CoCl2
pudessem ser adicionadas. A padronização da solução de Co foi realizada por
gravimetria com calcinação de 500°C. Já a padronização da solução de platina foi
realizada por espectrometria de absorção atômica pelo método de curva de
calibração. A concentração de Pt foi de 8,21x10-5 mol de Pt/g de
solução, e a concentração de Co foi de 1,96x10-4 mol de Co/ g de
solução. As soluções precursoras foram misturadas nas proporções Pt50%
Co50% e pinceladas sobre um suporte de Ti (2cm2),
aquecidos à 140°C por 5 minutos, e calcinação de 500°C por 5 minutos. O
pincelamento e a posterior calcinação foram feitas repetidamente até atingir a
massa do óxido desejada. Após a calcinação, o material obtido compreende os
óxidos de platina e cobalto. Para fins comparativos, o mesmo procedimento foi
utilizado para preparar eletrodos de Co100% e de Pt100%.
Os estudos eletroquímicos dos eletrodos, foram realizados por voltametria
cíclica e como eletrólito suporte uma solução de NaOH 1,0 M, empregando-se um
potenciostato/galvanostato AUTOLAB 128 N interfaceado a um microcomputador,
assim como, células eletroquímicas, eletrodos auxiliares de platina e um
reversível de hidrogênio como referencia. Todos os potenciais descritos neste
trabalho são em relação ao eletrodo reversível de hidrogênio (ERH).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: O comportamento ciclovoltamétrico do eletrodo Pt50%Co50%
Ox está mostrado na Figura 1, juntamente com os voltamogramas
contendo os óxidos puros. Os voltamogramas foram obtidos entre 0,05 e 1,2 V, em
uma velocidade de varredura de 10 mV s-1, em solução de NaOH 1,0 M
como eletrólito suporte. O voltamograma cíclico do eletrodo contendo somente
óxido de cobalto mostra um par de picos redox antes da reação de redução de
oxigênio, sendo o pico anódico localizado em 0,53 V e o pico catódico em 0,45 V.
Esse par de picos é geralmente atribuído à transição de estado sólido Co[IV] /
Co[III]. Este resultado está de acordo com aqueles descritos por [Laouini et
al., 2008] para eletrodos de Co3O4/Ti. O voltamograma
obtido para o eletrodo contendo somente óxido de Pt apresentou comportamento
semelhante ao da Pt policristalina, com os processos de adsorção/dessorção de
hidrogênio, região de carregamento da dupla camada e picos referentes à formação
das espécies dos óxidos de Pt. O eletrodo formado por Pt50%Co50%
Ox apresentou aspecto semelhante ao comportamento eletroquímico
característico do óxido de cobalto em meio básico. O voltamograma também mostrou
um aumento da área eletroquimicamente ativa quando comparado ao voltamograma
somente do cobalto, evidenciado pelo aumento na carga voltamétrica. A área do
eletrodo calculada igual á 68,4 cm2, foi obtida através do valor da
capacitância da dupla camada e comparada ao valor de referência para o
Co3O4 (70 ± 2 mF cm-2) [Laouini et al.,2008],
sendo este apto para ser usado como catalisador de reações de interesse
tecnológico, uma vez que a área ativa é proporcional à atividade catalítica.
Figura 1
Voltamogramas cíclicos dos eletrodos em eletrólito
suporte de NaOH 1,0 M a 10 mV s-1.
CONCLUSÕES: Neste trabalho foi preparado eletrodo binário contendo óxido de platina e óxido de
cobalto depositado sobre titânio metálico. O comportamento eletroquímico deste
material foi investigado em meio alcalino pela técnica de voltametria cíclica e
comparado com eletrodos contendo os óxidos puros. Os resultados mostraram que o
eletrodo Pt50Co50Ox apresentou comportamento eletroquímico semelhante ao Co3O4,
porém com área eletroquimicamente ativa superior, indicando que este material
possui características favoráveis para aplicações na catálise de reações de
interesse tecnológico.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem à Fundação de Amparo a Pesquisa pelo auxílio concedido e ao
Programa Institucional de Iniciação Cientifica da UFES.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: TRASATTI, S. 2000. Electrocatalysis: understanding the success of DSA. Electrochemica Acta, 45: 2377-2385.
BOGGIO,R.; CARUGATI, A.; TRASATTI,S. 1987. Electrochemical surface properties of Co3O4 electrodes. Journal of Aplle Electrochemistry, 17: 828-840.
SPINOLO,E.; ARDIZZONE,S.; TRASATTI,S. 1997. Surface characterization of Co3O4 electrodes preparad by the sol-gel method. Journal of Electroanalytical chemistry, 423: 49-57.
PROFETI, L.P.R. ; PROFETI, D. ; OLIVI, P. 2009. Pt RuO2 electrodes prepared by thermal decomposition of polymeric precursors as catalysts for direct methanol fuel cell applications. International Journal of Hydrogen Energy,34: 2747-2757.
LAOUINI,E.; HAMDONI,M.; PEREIRA,M.I.S.; DOUCH,J.; MENDONÇA,M.H.; BERGHOUTE,Y.; SINGH,R.N. 2008. Electrochemical impedance spectroscopy investigation of spinel type cobalt oxide thin film electrodes in alkaline medium. J. Appl Electrochem., 38: 1485-1494.