Electrodeposición de Cd sobre nanopartículas y film de Ag para la reducción de iones nitrato

AMBRUSI, R.E.; SILVANA G. GARCÍA

Berisso - Buenos Aires

Encuentro; Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados (Y-TEC Nano 2018); 2018

Y-TEC

La contaminación del agua poriones nitratos se ha convertido en un problema creciente a nivel mundial debidoal uso extensivo de fertilizantes nitrogenados y al tratamiento inadecuado delas aguas residuales en zonas industriales. El método electroquímico dereducción catalítica de iones nitrato produce una eliminación rápida del anionpresente en el agua sin la producción de subproductos de desecho y, por lotanto, ofrece una alternativa importante en las áreas de detección yremediación de desechos. Diversos trabajos han enfatizado la importancia, en estemétodo, de la superficie del electrodo empleado con el fin de aumentar lavelocidad de reacción del proceso: electrodos de Cd modificados con Cu [1] o dePt modificados con Ni, Cu o Cd [2]. Otra manera de acelerar el proceso esmodificar el sustrato con una submonocapa adsorbida de otro metal, a través delfenómeno de deposición a subpotencial. En este trabajo se comparan distintassuperficies de electrodo (monocristales de Ag, películas de Ag, nanopartículasde Ag soportadas) modificadas con depósitos de Cd generados a subpotencial(UPD). Para ello, se utilizan técnicas electroquímicas convencionales y decaracterización (SPM, SEM, XPS). Se analiza además el efecto electrocatalíticohacia la reducción de iones nitrato de las superficies nanoestructuradasobtenidas.Los resultados voltamperométricos indicaron que la formación dedepósitos de Cd sobre las partículas de Ag generados a subpotenciales, sigue uncomportamiento diferente de aquellos observados para los electrodosmonocristalinos de Ag [3]. La respuesta voltamperométrica del UPD de Cd sobreun sustrato de HOPG modificado con un film de Ag, es semejante a la obtenidacon sustratos de Ag masiva, indicando que la adsorción de Cd ocurre sobre unelectrodo de HOPG prácticamente recubierto con Ag. En primer lugar, se analizóla electrodeposición de Cd sobre los electrodos de Ag monocristalinos. El UPDde Cd sobre Ag(111) comienza con la formación de una capa expandida de Cd, lacual se transforma en una monocapa condensada compacta a valores de potencial másnegativos. Estos estadíos de adsorción fueron corroborados mediante imágenesin-situ STM. En el segundo sistema analizado, Cd/Ag(100), los resultadosevidenciaron también la formación de una capa adsorbida expandida de Cd. Eneste caso, sin embargo, debido a que el proceso de UPD es más lento, se producela formación incompleta de una monocapa (ML) de Cd y el inicio de una segunda ytercera ML. En las imágenes de STM se evidenció una estructura en multicapas.Posteriormente, se analizó la electrodeposición de Cd sobre partículas de Agsoportadas en HOPG. Los resultados de voltamperometría cíclica del parbimetálico Cd/Ag(NPs) evidenciaron solo la formación de una monocapa de UPD deCd sobre Ag(NPs), y un aumento de densidad de corriente anterior a este proceso,que puede relacionarse con la presencia de estructuras expandidas de Cd. Lasimágenes de AFM y SEM mostraron partículas de Ag de tamaño similar distribuídaspreferentemente sobre los bordes de escalón del HOPG. No se observaron cambiosmorfológicos notables sobre la superficie luego de la subsecuente deposición deCd, indicando que las partículas de Cd se forman selectivamente sobre loscristales de Ag (estructuras tipo core-shell).Los electrodos modificados fueronanalizados mediante voltamperometría cíclica en una solución conteniendodistintas concentraciones de iones nitrato. Se verificó una mayor corriente dereducción para mayores tiempos de polarización empleados en la deposición delCd sobre Ag(NPs) soportadas, aunque no existe una gran diferencia del potencialinicial de reducción de estos sistemas con respecto al Cd formado sobrepelículas de Ag.