PREPARACIÓN ELECTROQUÍMICA DE CATALIZADORES USANDO UN PROCESO DE TRANSFERENCIA POR GEL

V. COMIGNANI; J.M. SIEBEN; M.M.E. DUARTE

Rosario, Santa Fe

Congreso; XVIII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2013

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica

Introducción: Uno de los problemas que se encuentra en la búsqueda de catalizadores multimetálicos para la oxidación de alcoholes es el amplio espectro de parámetros que deben probarse para evaluar el rango de composición y estructuras a tener en cuenta para el desarrollo de nuevos sistemas más activos. Una forma de reducir el número de ensayos es utilizar métodos combinatorios, obteniendo un amplio número de mezclas de metales y empleando alguna técnica que permita evaluar la actividad de las diferentes combinaciones con el objetivo de encontrar la mejor región de concentración para aplicar un diseño acotado de experimentos.Objetivos: En el presente trabajo se describe un método para generar depósitos de nanopartículas por un proceso de transferencia por gel, buscando obtener catalizadores de composición, morfología y dispersión variada, y la evaluación de la actividad de los mismos para la electro-oxidación de metanol mediante el uso de un indicador ácido base fluorescente. Para ello se disolvió agarosa en solución de Na2SO4 y se formó una película de gel de sobre una superficie conductora. Luego se inyectó un precursor metálico y se dejó difundir para establecer campos espaciales de concentración variable. Los iones metálicos se redujeron por aplicación de una onda cuadrada de potencial formando catalizadores de diferente composición sobre la superficie. Las diferencias locales de la actividad de los catalizadores se detectaron utilizando quinina, que exhibe intensa fluorescencia azul a valores de pH por debajo de 5. La imagen digital obtenida se procesó invirtiendo la intensidad para maximizar el contraste. Los depósitos se caracterizaron por microscopía SEM y su composición se determinó por EDX. Resultados: Se estudió la deposición de varios metales, en combinaciones binarias, terciarias y cuaternarias (Pt, Pd, Ru, Ir, Ni, Co, Cu, Sn). En un electrodo donde se inyectaron precursores de Pt, Pd, Ru e Ir, se determinó la presencia de Pt, Pd y proporciones menores de rutenio, pero no se detectó iridio. La zona más activa percibida por fluorescencia corresponde a la región rica en platino con baja concentración de paladio y rutenio, pero de mayor densidad de partículas. En este caso en particular, la electrodeposición de platino parece ser el proceso que ocurre en forma preferencial, ya que este metal aparece en mayor concentración y sobre toda la superficie del electrodo. Además, se encontró que el sustrato influye en la composición y en la morfología del depósito. En electrodos de ITO se obtuvieron mezclas de los cuatro metales, pero siempre se observó una composición mayoritaria en Pt (48,7 – 25 %at) y Pd (57 – 34 %at), en tanto que el Ir se mantuvo entre 10 y 15 %at y el Ru entre 3 y 13 %at.Conclusiones: El método utilizado, con una elección adecuada de los factores que afectan la difusión de los precursores metálicos en el gel (concentración de la solución, volumen inyectado y tiempo) y de las condiciones de deposición (tiempo y potencial) permite obtener en un mismo electrodo partículas de tamaño, morfología y dispersión muy diferentes, con el consiguiente ahorro de tiempo en la preparación y en el análisis de la actividad de estos catalizadores.