SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE CATALIZADORES Pt-Ru/C-Mn3 O4 PARA LA ELECTROOXIDACIÓN DE METANOL EN MEDIO ÁCIDO

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

Villa Carlos Paz

Congreso; XX Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2017

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica

En el presente trabajo se estudió el efecto de la incorporación de nanopartículas de Mn3O4 a catalizadores Pt-Ru soportados en la electro-oxidación de metanol en medio ácido. Para lo cual se propuso utilizar como soporte del catalizador a un sustrato híbrido conformado por oxido de Mn (II,III) y vulcan XC72R oxidado. En presencia de este óxido con estructura de espinela distorsionada, el platino puede aumentar su tolerancia al envenenamiento por monóxido de carbono, mejorando la selectividad y eficiencia del catalizador bimetálico en la oxidación del alcohol. La síntesis de los catalizadores bimetálicos Pt-Ru se llevó a cabo mediante la reducción de las sales precursoras de los metales (H2 PtCl6, RuCl3) por el método de polioles asistido por calentamiento en microondas. Se sintetizaron catalizadores con contenidos de Mn3O4 de entre 0 y 50 % p/p con respecto al material carbonoso. Los sistemas catalíticos fueron caracterizados por TEM, SEM-EDX, XRD, ICP-AES, voltametría cíclica y cronoamperometría.Por TEM se ha observado que la presencia del óxido mixto produce una mejora en la dispersión de las partículas y una pequeña reducción en el tamaño promedio de las mismas, lo que a su vez se ve reflejado en el área superficial electroactiva de los diferentes electrodos. Además, mediante ICP se encontró que existe un incremento de la carga metálica por la incorporación del óxido al soporte del catalizador. Los ensayos electroquímicos mostraron que la incorporación de Mn3O4 produce una mejora significativa en la actividad catalítica del material hacia la oxidación del alcohol. Sin embargo, un exceso de óxido lleva a una disminución de la conductividad eléctrica del soporte y por ende a una menor actividad catalítica para el sistema bimetálico PtRu. La mejora sustancial en la actividad catalítica y en la tolerancia al envenenamiento del sistema PtRu/Mn3O4 X%/C100-X puede atribuirse por un lado a la habilidad que tiene la espinela de manganeso para deshidrogenar a las moléculas de H2O sobre su superficie para producir especies OHad y por otro lado a la existencia de un proceso reversible de intercalación/desintercalación de átomos de H en su superficie que promueve las primeras etapas de deshidrogenación del alcohol sobre sitios activos de Pt.Por lo tanto, se ha demostrado que el agregado de Mn3O4 facilita la oxidación de metanol y mejora la tolerancia al envenenamiento de los electrodos de base Pt, principalmente a través de la formación de oxígenos lábiles (grupos -OH) y de la habilidad del óxido para acelerar la etapa lenta de la oxidación del alcohol mediante la intercalación de átomos de hidrógeno sobre la superficie de la espinela. Observaciones: Este congreso es de alcance nacional y nuclea a químicos y fisicoquímicos del país. Este no es una temática a fin a linea de investigación llevada a cabo pero es de destacar el vinculo de cooperación con el grupo de investigación del Dr. Sieben, por lo que la participación del Dr. Brigante es protagónica.