Estudo das reações de eletro-oxidação de etanol e glicerol em eletrodos monocristalinos de platina e ouro modificados superficialmente

Resumo

Na reação de eletro-oxidação de álcoois, o entendimento a nível atômico da interação entre as moléculas do álcool e os sítios ativos do catalisador é absolutamente importante para desenvolver catalisadores mais tolerantes com respeito ao envenenamento causado por intermediários fortemente adsorvidos e, além disso, mais seletivo para a formação de CO2, o qual é o produto de rendimento energético máximo, ou outro produto de alto valor comercial (caso dos produtos da oxidação parcial). Este conhecimento é extremamente importante para melhorar a aplicação das células a combustível direta de álcool (DAFCs, do inglês, direct alcohol fuel cells) para a cogeração de energia elétrica e produtos de alto valor comercial. Desta forma, o presente projeto consiste em investigar a influência da estrutura superficial do eletrodo frente ao mecanismo de eletro-oxidação do etanol e glicerol, usando eletrodos modelos de Pt e Au (monocristais), bem ordenados ou com defeitos superficiais randômicos, em meio aquoso ácido e alcalino. Na primeira etapa deste projeto será empregada a técnica de voltametria cíclica (técnica eletroanalítica potenciodinâmica) para estudar o comportamento eletroquímico da oxidação destes álcoois sobre os eletrodos monocristalinos bem ordenados ou com defeitos superficiais randômicos. Na segunda etapa, será feita a identificação e quantificação dos intermediários e produtos da reação de oxidação do etanol e glicerol sobre estes eletrodos com diferentes morfologias dos átomos superficiais. Estas identificações serão realizadas, in situ, em função do potencial aplicado ao eletrodo de trabalho, combinando voltametria cíclica ou cronoamperometria com espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIRS, do inglês, Fourier transform infrared spectroscopy). A fim de complementar as análises de FTIRS serão feitas análises dos produtos de reação por meio da cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC, do inglês, high performance liquid chromatography) ou da cromatografia de íons (IC, do inglês, ion chromatography), após longos tempos de eletrólises em potenciais determinados a partir dos perfis voltamétricos da oxidação do álcool. Por último, será proposto um mecanismo reacional da oxidação destes álcoois com base nos resultados obtidos.