Estudo da atividade do sistema binário RuO2-Ta2O5 preparado por dois métodos de decomposição térmica na oxidação do Etanol

• Ano de defesa: 2006
• Autor(a) principal: Ribeiro, Josimar
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Etanol; Ethanol; Pechini; Rutênio e Tântalo; Ruthenium and Tantalum
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59138/tde-19102006-103314/

Neste trabalho investigou-se a influência do método de preparação nas propriedades estruturais e eletrocatalíticas do sistema RuO2/Ta2O5. Durante a investigação sistemática, as propriedades mecânicas e morfológicas dos eletrodos foram determinadas usando ânodos de composição nominal Ti/RuO2-Ta2O5 (Ru:Ta - 10 % - 90 % Ru variando em passos de 10 % atômico) preparados pelo método dos precursores poliméricos (MPP), na qual as soluções precursoras foram preparadas pela dissolução de RuCl3.xH2O - Aldrich e Ta(OC2H5)5 - ACROS em etilenoglicol e ácido cítrico. Ânodos de composição nominal Ti/RuO2-Ta2O5 (Ru:Ta = 30:70; 50:50 e 80:20 % atômico) também foram preparados pelo método tradicional (MT), a partir da mistura das razões molares adequadas dos sais de cloretos precursores (RuCl3.xH2O e TaCl5 ( Aldrich) em isopropanol (Aldrich). Para ambos os métodos, a decomposição térmica foi executada a 450 oC por 1h sob fluxo de 5 dm3 min-1 de O2. Análises da composição e da morfologia da camada de óxidos foram feitas antes e após o teste acelerado de vida (TAV), por meio das técnicas de EDX (Energia dispersiva de raios X) e MEV (Microscopia eletrônica de varredura), respectivamente. A microscopia mostrou estrutura de \"barro-rachado\" para maioria dos filmes. As análises de EDX evidenciaram uma ligeira redução do conteúdo do Ru após o TAV. Dados de DRX (difração de raios X) mostraram forma rutílica para o RuO2 e ortorrômbica para Ta2O5. Os voltamogramas cíclicos deste sistema em meio ácido (0,5 mol dm-3 de H2SO4) apresentaram um comportamento característico da dupla Ru(III) / Ru(IV). Em baixos sobrepotenciais, o coeficiente de Tafel, b, apresenta valores médios de 40 mV. A atividade eletrocatalítica apresentou uma forte dependência em relação ao conteúdo de RuO2 no filme. O teste acelerado de vida (TAV), executado em condições de operação drásticas (densidade de corrente de 750 mA cm-2 T = 80 oC em 0,5 mol dm-3 H2SO4), mostrou uma melhora na estabilidade do revestimento em comparação ao método tradicional, MT (~ 100 %). Os dados de VC na presença de Etanol e Acetaldeído mostraram que os eletrodos preparados via MPP apresentam melhor desempenho eletrocatalítico do que os eletrodos preparados via MT. O estudo frente à oxidação de Etanol mostrou alta reatividade com respeito á formação de Ácido Acético e CO2 em baixa concentração de Etanol (5 mmol dm-3). Por outro lado, o aumento da concentração de Etanol (15 - 1000 mmol dm-3) favorece a formação de Acetaldeido (1 - 3%) e, conseqüentemente, uma diminui na formação de Ácido Acético e CO2.