EVALUACIÓN RÁPIDA DE CATALIZADORES PARA LA OXIDACIÓN DE ALCOHOLES

V. COMIGNANI; J.M. SIEBEN; S.A. PILLA; M.M.E. DUARTE

Rosario, Santa Fe

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

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica

Introducción: En el desarrollo de las pilas de combustible, los catalizadores para la oxidación directa de compuestos hidrocarbonados presentan requerimientos multifuncionales que incluyen la habbilidad de activar enlaces C-C, C-H y C-O. Dado el basto número de potenciales combinaciones de catalizadores multimetálicos disponibles para estudio, la forma tradicional de preparación secuencial y testeo de nuevas formulaciones de catalizadores aparece como trabajosa y poco eficiente.Objetivos: Se desarrollaron diferentes técnicas para preparar catalizadores multimetálicos de composición variada sobre un mismo electrodo: A) por formación de gradientes de composición de varios iones metálicos (compuestos de Pt, Pd, Ru, Co o Ni) en un gel de agarosa y reducción electroquímica sobre un sustrato conductor; B) por reducción de iones metálicos a partir de soluciones de los precursores (CoSO4, NiSO4, SnCl2, CuSO4) sobre un neggro de carbón, posterior deposición de Pt y Ru por desplazamiento redox usando soluciones de H2PtCl6 y RuCl3 y aplicación en forma puntual sobre una placa de grafito; C) por deposición de películas de Cu, Co o Ni y posterior desplazamiento redox con soluciones de H2PtCl6 o H2PtCl6 + RuCl3, obteniéndose puntos discretos con diferentes concentraciones de los metales nobles. Las diferencias locales de la actividad de los catalizadores para la oxidación de metanol, etanol o etilenglicol se evaluaron por medio de un método óptico que involucra a una molécula fluorescente, quinina, que exhibe un intenso color azul a valores de pH < 5.Resultados: El método A permite obtener distribuciones de partículas de diferente tamaño y composición sobre una misma superficie. Es particularmente apto para obtener mezclas de metales con potenciales de electrodeposición cercanos. Las mezclas de metales con potenciales de electrodeposición cercanos. Las mezclas Pd-Pd con proporciones cercanas al 50 % at. son muy eficientes para la oxidación de etanol, algo menos para el etilenglicol y poco activas para metanol, mientras que las mezclas bimetálicas Pt-Ru (Ru entre 13 y 22 % at.) presentan actividad catalítica en la oxidación de los tres alcoholes, aún a bajos potenciales. El método B llevó a la obtención de catalizadores trimetálicos con muy bajo contenido de Pt, y tamaño de partícula en el orden de los nanómetros. De los catalizadores estudiados, los más atractivos están constituidos por núcleos de cobalto o cobre sobre los que se depositó una mezcla de platino y rutenio. El método C permitiió obtener mezclas Pt-Ru-Cu, Pt-Ru-Ni o Pt-Ru-Co de composición más variada. Por ejemplo, se obtuvo un catalizador de composición Pt 35% at. -Ru 8 % at.- Cu 57 % at, que mostró buena actividad para la oxidación de metanol y etilenglicol.Conclusiones: Las técnicas de preparación de catalizadores propuestas en combinación con el método óptico de análisis de actividad basado en la fluorescencia de quinina constituyen un procedimiento rápido y eficiente para comparar diferentes sistemas en reacciones de oxidación donde se produzcan cambios de pH por la producción de protones en forma simultánea, con la ventaja de que se requieren muy pequeñas cantidades de metales (del orden de microgramos) para obtener un señal.