Electrodeposición de micropartículas de platino sobre carbono vítreo. Preparación y caracterización

S. PILLA; J.M. SIEBEN; M.M.E. DUARTE; C.E. MAYER

Termas de Río Hondo, Santiago del Estero

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

Universidad Nacional de Santiago del Estero

En el desarrollo de pilas de combustible la obtención de catalizadores dispersados en forma de partículas muy pequeñas sobre un sustrato carbonoso es fundamental para la preparación de electrodos con alta actividad electrocatalítica y bajo costo. Teniendo en cuenta este objetivo, en este trabajo se estudia la deposición de platino sobre carbono vítreo bajo la forma de partículas con tamaño inferior a 1 microm.Como electrodos se utilizaron discos de carbono vítreo de 0,07 cm2, pulidos con esmeril y alúmina. El platino se depositó a partir de soluciones de H2PtCl6 + 0,5 M H2SO4 con concentraciones de platino de 2 x 10-3 y 5 x 10-3 moles dm-3. Se emplearon dos métodos de electrodeposición: a) a potencial constante, en el rango 0 a -0.2 V; b) por pulsos de potencial, aplicando dos pulsos de potencial consecutivos, uno corto por debajo de 15 s a un potencial muy negativo (en general -0.5 V (ECS)), y otro de mayor duración, a potenciales del orden de 0 V. La cantidad de platino depositado se calculó a partir de la carga eléctrica de deposición, asumiendo que la única reacción era la reducción del complejo haxacloroplatinato a Pt. El área del platino depositado se determinó a partir de la carga de adsorción de hidrógeno en ácido sulfúrico. Se   utilizó microscopía electrónica de barrido (SEM) para examinar la morfología y dispersión de las partículas.La electrodeposición de platino comienza a 0.4 V y alcanza una corriente límite a 0.15 V. A partir de -0.25 V se observa el efecto de la reacción de hidrógeno, que a potenciales más negativos ocurre simultáneamente con la deposición de platino. Aplicando el método (a) se observa que el potencial influye poco en el área específica de platino depositado, hasta alcanzar potenciales de -0,2 V o más negativos, donde la carga debida a la adsorción de hidrógeno introduce un error significativo en la cantidad de platino calculada. Los estudios de microscopía muestran partículas semiesféricas, con escasa variación en el diámetro y dìspersadas al azar. El tiempo de deposición influye en el tamaño de las partículas. Por ejemplo, para t = 60 s se miden diámetros menores de 0,1 μm pero para t = 300 s los tamaños varían entre 0,2 y 0,6 μm. El tamaño de partículas medido en las micrografías es mucho mayor que el que se calcula del área específica, asumiendo una geometría esférica de superficie lisa. Este efecto se atribuye a la formación de aglomerados de alta rugosidad superficial.El método (b) dió mejores resultados, logrando una mayor dispersión del metal, obteniéndose partículas más pequeñas, inferiores a 0,1 ìm, y un área específica mucho mayor que la obtenida con el método (a). Este efecto se explica por la teoría de nucleación y crecimiento de los electrodepósitos; en el primer pulso, a un sobrepotencial mucho más alto, se forman los núcleos de los cristales, pequeños y numerosos, mientras que durante la aplicación del segundo potencial se produce principalmente su crecimiento.