Interações metal-suporte em eletrocatálise: influência de suportes contendo carbetos na redução de oxigênio em nanopartículas de PD

Resumo

As interações metal-suporte podem modificar as propriedades eletrônicas do metal que, por sua vez, podem alterar consideravelmente a velocidade de etapas dos mecanismos de reação onde participam espécies adsorvidas. Esse projeto propõe realizar um estudo comparativo e sistemático dos efeitos de suportes alternativos na reação de redução de oxigênio sobre nanopartículas de Pd em meio ácido e alcalino. Propõe-se estudar a redução de oxigênio sobre nanopartículas de Pd suportadas em carbetos (SiC, TiC e WC) e em híbridos contendo carbono e carbeto (C-SiC, C-TiC, C-WC) com a finalidade de elucidar a influência dos suportes na atividade catalítica do Pd. Estes estudos serão realizados comparando-se as respostas catalíticas do Pd para a redução de oxigênio de catalisadores preparados com nanopartículas de Pd idênticas e analisando o efeito de carbetos distintos com igual tamanho de partícula (TiC - 50 nm vs. SiC - 50 nm; e TiC - 200 nm vs. WC - 200 nm), bem como avaliando-se os efeitos do tamanho de partícula do carbeto (TiC - 50 nm vs. TiC - 200 nm). Além de caracterizar os catalisadores por Difração de Raios X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM), serão realizados estudos por espectroscopia fotoeletrônica de raios X (XPS) para avaliar se as interações metal-suporte alteram a energia de ligação do sinal 3d do Pd e a fração de espécies oxidadas. Os efeitos das interações metal-suporte na ocupação eletrônica da banda 4d do Pd serão investigados por espectroscopia de absorção de raios X (XAS). A atividade catalítica para a redução de oxigênio e a estabilidade dos materiais serão avaliadas por técnicas eletroquímicas (varreduras de potencial e eletrodo de disco anel rotatório). A proposta visa estabelecer correlações atividade-propriedade e contribuir ao desenvolvimento de catalisadores sem Pt para catodos de células a combustível. (AU)