Deposición espontánea de nanopartículas de Pt sobre HOPG: estudios morfológicos

P.M. QUAINO; M.R. GENNERO DE CHIALVO; A.C. CHIALVO; M.E. VELA; R.C. SALVAREZZA

Termas de Rio Hondo

Congreso; XIV Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2005

Asoc. Arg. de Investigación Fisicoquímica (AAIFQ)

Las nanopartículas metálicas presentan propiedades fisicoquímicas marcadamente diferentes de las observadas para el metal masivo. Estas diferencias, particularmente las relacionadas con las propiedades electrónicas, las hacen sumamente atractivas como una alternativa para modificar su actividad electrocatalítica. Precisamente, nanopartículas de platino soportadas sobre grafito están siendo investigadas como electrocatalizadores tanto para la reacción anódica como catódica en las celdas de combustible. Por otra parte, para el análisis de la actividad electrocatalítica de estos materiales, resulta deseable que las reacciones estudiadas no muestren contribución difusional o al menos que la misma quede claramente definida. De este modo se evitan dificultades en el análisis e interpretación de los resultados experimentales. Para ello se requiere que las nanopartículas presenten una distancia media interpartícula elevada (mayor a varias veces el diámetro de las mismas) de forma tal que puedan considerarse como verdaderos nanoelectrodos aislados. En este contexto, el presente trabajo tiene como objetivo el desarrollo de nanopartículas de platino sobre HOPG (highly ordered pyrolytic graphite) y el estudio de su morfología. Las nanopartículas  fueron preparadas por deposición espontánea, para lo cual se sumergió el sustrato en una solución de ácido hexacloroplatínico 0.01 M y posteriormente se enjuagó repetidamente con agua tridestilada. Con el fin de encontrar las condiciones para regular la densidad superficial de partículas, se varió el tiempo de inmersión entre 10 £ t / s £180. De este modo se logró generar a bajos tiempos de inmersión partículas cuyo diámetro medido a través de STM fue de entre 3 y 5 nm. Las mismas se agrupan  formando islas de aproximadamente unos 100 nm de diámetro promedio, ubicadas preferentemente sobre terrazas y/o defectos del sustrato. El incremento del tiempo de inmersión produjo un aumento en el número de partículas, las que pueden llegar a cubrir completamente la superficie del carbón HOPG. De esta forma pudo regularse el grado de cubrimiento de la superficie. La caracterización electroquímica fue realizada mediante voltametría cíclica en solución de H2SO4 0.5 M a una velocidad de barrido de 0.1 V s-1 bajo burbujeo de N2 a 25 °C. Se hace notar que aún con baja densidad de partículas, la presencia de platino es detectada por la aparición de la reacción de desprendimiento de hidrógeno, la que no se observa sobre carbón HOPG limpio. La caracterización superficial fue llevada a cabo mediante microscopía SEM y STM. La primer técnica fue utilizada para valorar la densidad superficial de partículas, mientras que la segunda permitió caracterizar con mayor resolución la topografía de las nanopartículas. Los resultados obtenidos muestran la capacidad del método para obtener nanopartículas depositadas sobre carbón HOPG, las que pueden ser utilizadas para realizar estudios cinéticos.