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

Autor(es)

Josimar Ribeiro

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Ribeirão Preto.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (PCARP/BC)
• Data de defesa: 2006-02-22

Membros da banca

Adalgisa Rodrigues de Andrade; Luiz Henrique Dall'Antonia; Paulo Olivi; Germano Tremiliosi Filho; Hebe de Las Mercedes Villullas

• Orientador: Adalgisa Rodrigues de Andrade

Resumo

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. (AU)

• Processo FAPESP: 02/06465-0 - Estudo de eletrodos óxidos binários de decomposição RuO2-Ta2O5: investigação da oxidação de etanol e ácido acético em meio ácido como reações modelo da quebra da ligação C-C
• Beneficiário: Josimar Ribeiro
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado