O desenvolvimento de nanopartículas de intermetálicos ordenados de metais nobres e estudo da atividade eletroquímica nas reações de oxidação de combustíveis orgânicos e hidrogênio

• Processo: 13/05634-8
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Regular
• Vigência: 01 de dezembro de 2014 - 30 de novembro de 2016
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Antonio Carlos Dias Angelo
• Beneficiário: Antonio Carlos Dias Angelo
• Instituição Sede: Faculdade de Ciências (FC). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Bauru. Bauru , SP, Brasil
• Assunto(s): Eletroquímica Nanopartículas Eletrocatálise Etilenoglicol Hidrogênio Glicerol Combustíveis Bioenergia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Eletrocatálise | etilenoglicol | glicerol | Hidrogênio | Intermetálicos | Mecanismo | Eletroquímica

Resumo

É urgente a demanda por dispositivos capazes de gerar energia elétrica numa condição apropriada ao conceito de desenvolvimento sustentável. As células a combustível se encaixam adequadamente a esta situação visto poderem gerar eletricidade a partir de combustíveis renováveis e de baixíssima capacidade poluidora. Contudo, para que estes sistemas consigam ser aplicados com competitividade econômica e de desempenho com os sistemas atualmente empregados, é necessário o aprimoramento dos materiais eletródicos para que sejam mais eficientes na conversão química-energética, menos susceptíveis ao bloqueio superficial por adsorção de intermediários, produtos de reação e com menor custo de produção quando comparados aos materiais disponíveis comercialmente. A classe de materiais intermetálicos ordenados apresenta-se como interessantes candidatos a esta condição pelo fato de, diferentemente das ligas metálicas, apresentarem estabilidade físico-química acentuadamente superior às análogas ligas metálicas e permitirem o aprofundamento de estudos teóricos que sejam aplicados à forma de nanopartículas. Este projeto propõe o desenvolvimento de materiais eletródicos na forma de nanopartículas intermetálicas ordenadas de metais nobres (Pt, Au e Pd) e metais de transição (Sn, Sb, Bi, Mo entre outros), o estudo da atividade destes como ânodos para as reações de oxidação de etilenoglicol, glicerol e hidrogênio e de adsorção e oxidação de monóxido de carbono em meio alcalino. Paralelamente, serão realizados estudos teóricos das etapas de adsorção das moléculas reagentes e alguns intermediários selecionados, sobre superfícies escolhidas dos intermetálicos, com vistas à compreensão da influência da estrutura da superfície intermetálica na reação de oxidação. As nanopartículas serão sintetizadas a partir do método de redução dos correspondentes íons metálicos em meio de tetraetilenoglicol. Os materiais obtidos serão caracterizados pelas técnicas de difração de raios-x, microscopia eletrônica de varredura e espectrometria de energia dispersiva de raios-x e microscopia eletrônica de transmissão. Os materiais, devidamente caracterizados serão aplicados em camada fina sobre eletrodo de carbono vítreo e utilizados como ânodos para a reação de oxidação dos combustíveis em meio de KOH 0,2M. As atividades eletroquímicas dos materiais serão avaliadas pelas técnicas eletroquímicas de voltametria cíclica, cronoamperometria, eletrodo de disco rotatório e espectroscopia na região do infra-vermelho. A partir destes ensaios poderão ser obtidas informações a respeito das características eletroquímicas das nanopartículas sintetizadas como ânodos nas reações de oxidação e informações cinéticas e mecanísticas das reações investigadas. Em complemento às atividades experimentais, e com vistas à elucidação dos mecanismos de oxidação, após ensaios eletroquímicos os eletrólitos serão analisados por cromatografia líquida de alto desempenho para identificação de intermediários estáveis e produtos das reações. Este conjunto de informações fornecerá subsídios para que seja compreendida a influência das características estruturais e eletrônicas dos intermetálicos ordenados nas reações de oxidação dos combustíveis etilenoglicol, glicerol e hidrogênio em meio alcalino. (AU)

Publicações científicas

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(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

BORTOLOTI, FRANCIELLE; ANGELO, ANTONIO C. D.. Ordered PtSn/C Electrocatalyst: A High Performance Material for the Borohydride Electrooxidation Reaction. CATALYSTS, v. 7, n. 7, JUL 2017. (10/07798-0, 13/05634-8)

BORTOLOTI, FRANCIELLE; ISHIKI, NICOLAS A.; DELLA-COSTA, MARIA-LAURA F.; ROCHA, KLEPER O.; ANGELO, ANTONIO C. D.. Influence of Pt-Sn System Nanostructure on the Electronic Conditions at a Pt Adsorption Surface Site. Journal of Physical Chemistry C, v. 122, n. 21, p. 11371-11377, MAY 31 2018. (13/05634-8)

BORTOLOTI, F.; GARCIA, A. C.; ANGELO, A. C. D.. Electronic effect in intermetallic electrocatalysts with low susceptibility to CO poisoning during hydrogen oxidation. INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY, v. 40, n. 34, p. 10816-10824, SEP 14 2015. (10/07798-0, 13/05634-8)

SCACHETTI, T. P.; ANGELO, A. C. D.. Ordered Intermetallic Nanostructured PtSb/C for Production of Energy and Chemicals. ELECTROCATALYSIS, v. 6, n. 5, p. 472-480, SEP 2015. (13/05634-8)