IFISUR   23398
INSTITUTO DE FISICA DEL SUR
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
Formación por vía electroquímica de nanopartículas bimetálicas para su uso en electrocatálisis
Autor/es:
RUBÉN E. AMBRUSI; ARIANA L. QUEREJETA; JOSE J. ARROYO GOMEZ; MARÍA C. DEL BARRIO; SILVANA G. GARCÍA
Lugar:
Buenos Aires
Reunión:
Congreso; VIII Congreso Argentino de Ingeniería Química - CAIQ2015 y III Jornadas Argentinas de Seguridad de Procesos - 3JASP; 2015
Resumen:
El desarrollode nanopartículas bimetálicas con propiedades controladas tales como el tamaño,la composición y la estructura, ofrece grandes posibilidades para la obtenciónde nuevos materiales con distintas aplicaciones específicas en electrónica,catálisis y energía. Las nuevas propiedades físicas y químicas derivadas delefecto sinérgico entre los dos metales son altamente deseables especialmente parala electrocatálisis, incrementando su actividad catalítica y su selectividad encomparación con sus contrapartes monometálicas.La deposiciónelectroquímica sobre superficies sólidas es un método eficiente y derelativamente bajo costo para preparar nanopartículas metálicas dispersas. Estemétodo tiene varias ventajas comparado con otros métodos de fabricación, porejemplo, la fuerza impulsora para la formación de los depósitos se puedecontrolar de una manera precisa (a través del potencial del substrato) y en untiempo menor que en el caso de otros procesos alternativos, como la reducciónquímica.  Algunos metales del grupodel Pt (Rh y Pd), así como también Ag y Au, tienen excelente actividadcatalítica para distintas reacciones de interés tecnológico, tales como lareacción de desprendimiento de hidrógeno y la de reducción de iones nitrato y/onitrito, respectivamente.En elpresente trabajo se estudió la formación por vía electroquímica de nanopartículasbimetálicas de Cd-Ag, Pd-Rh y Pt-Au sobre sustratos de carbón vítreo y grafitopirolítico altamente orientado (HOPG). Se utilizaron técnicas electroquímicasconvencionales (voltametría cíclica, pulsos potenciostáticos, curvas dedesorción) y los depósitos formados se caracterizaron mediante microscopía defuerzas atómicas (AFM) y XPS. En todos los sistemas analizados, los resultados de voltametría cíclica indicaron queel proceso de electrodeposición de los metales individuales sigue un comportamiento denucleación y crecimiento 3D controlado por difusión. Las partículas bimetálicasde Cd-Ag y Pd-Rh sobre los sustratos carbonosos se obtuvieron mediante laelectrodeposición secuencial de ambos metales usando pulsos potenciostáticos. Enparticular, en el caso del sistema Cd-Ag, el Cd fue depositado sobre lasnanopartículas de Ag formadas previamente sobre el electrodo de HOPG, apotenciales comprendidos en la región donde el metal presenta deposición asubpotencial (UPD). Este fenómeno consiste en la electrodeposición de 1-2monocapas de Cd sobre Ag, a potenciales más positivos que el potencial deequilibrio de Nernst de la fase 3D del metal, obteniéndose películas metálicasultradelgadas y uniformes. Los espectros de desorción y los resultados de XPS permitieronevaluar la formación de una aleación entre los metales involucrados, fenómeno observado en estudios previosdurante el UPD de Cd sobre electrodos masivos de Ag.En el caso del par bimetálico Pt-Au, los nanocristales de Au fuerongenerados sobre CV mediante un pulso potenciostático y luego, para la formaciónde los depósitos de Pt sobre dichos nanocristales, se utilizaron reaccionesredox de sustitución (SLRR, surface-limited redox replacement). Este método,relativamente nuevo para la formación de nanopartículas bimetálicas soportadas,consiste en depositar una capa de sacrificio de Cu formada en UPD sobre lasnanopartículas de Au generadas previamente, la cual es reemplazada en una etapaposterior, por una monocapa de Pt mediante un proceso redox espontáneo. De estamanera, se lograron formar partículas bimetálicas tipo core-shell de Pt-Au. Finalmente,se analizó en forma cualitativa el efecto electrocatalítico para la reacción dedesprendimiento de hidrógeno de los sistemas bimetálicos de Pd-Rh y Pt-Au, evidenciándoseun efecto sinérgico de ambos metales. En el caso de los depósitos de Cd-Ag, sedemostró un efecto catalítico mayor hacia la reacción de reducción de iones nitratosque el observado para los componentes individuales.