Nanoestructuras híbridas de óxido de grafeno y Au@PdNps con actividad electrocatalítica

LACCONI, G. I.; FIORAVANTI FEDERICO; CHIERICI, JUAN MARTÍN; L. A. PÉREZ; ESTEBAN A. FRANCESCHINI

Motevideo

Congreso; XXIV Congreso de la Sociedad Iberoamericana de Electroquímica; 2020

Sociedad Iberoamericana de Electroquímica

Los nanomateriales híbridos que contienen láminas de grafeno o sus derivados, han surgido como un nuevo modelo de materiales con vastas potencialidades, en electrónica, optoelectrónica, tecnología energética, diseño de membranas, detección y aplicaciones biomédicas, entre otras. Los últimos años, hemos diseñado plataformas híbridas de grafeno con nanopartículas (Nps) plasmónicas para mejorar los métodos de análisis de superficie con espectroscopías SERS (dispersión Raman intensificada por la superficie) y TERS (espectroscopía Raman intensificada por una punta de prueba).En esta comunicación mostramos simples estrategias electroquímicas llevadas a cabo para obtener estructuras híbridas de GO-PdNps y GO-Au@PdNps (GO = óxido de grafeno), dispersas en solución. Las estructuras híbridas independientes en solución acuosa se obtuvieron mediante electroreducción galvanostática (-100 mAcm-2 durante 10 min) de la dispersión acuosa de GO en presencia de H2PdCl4 (2mM) y Polivinilpirrolidona-PVP (16 gL-1), con electrodo de disco rotante de Au (1000 rpm). La morfología y la estructura de los híbridos rGO-PdNps se determinaron mediante microscopías óptica, por barrido de sondas (AFM) y electrónica (SEM y TEM), mientras que la información química se registró a través de espectroscopías de fotoelectrones de rayos X (XPS) y Raman. Adicionalmente, se obtuvieron partículas dispersas de rGO-Au@PdNps, a través de desplazamiento galvánico con depósito de Au y disolución del Pd.Las aplicaciones en electrocatálisis para la reacción de desprendimiento de hidrógeno (RDH) y para la reducción de oxígeno (RRO), son evaluadas al incorporar la dispersión del híbrido sobre electrodos de carbono vítreo. El electrodo modificado con Au presenta un aumento de 80 % de la densidad de corriente para RDH en medio ácido a -1.5VSCE. Por otra parte, el potencial de inicio de corriente de RDH es 70 mV menor con el híbrido rGO-Au@Pd que en el caso de rGO-Pd. Los valores de pendientes de Tafel para RDH con catalizadores rGO-Pd y rGO-Au@Pd son -0.136 Vdec-1 y -0.165 Vdec-1, respectivamente. Los resultados indican que la reacción procede mediante diferentes mecanismos. Por otra parte, el estudio de la RRO con el electrodo conteniendo rGO-Au@Pd evidencia que la etapa determinante de la reacción es la transferencia de dos electrones (pendiente de Tafel -0.115 V dec-1) en medio ácido. Adicionalmente se analizó la tolerancia de los electrodos a diferentes alcoholes (metanol, etanol, etilenglicol, isopropanol y glicerol) en H2SO4 encontrándose que este catalizador es altamente resistente al crossover como cátodo para celdas de combustible de alcohol directo.