Part 1:using the potassium manganese to product the ketone group , then synthesis the quinazolinocarboline alkaloids. part 2:use the electrooxidation reaction to product tropine then synthesis the atropine alkaloids.

Part1: Application of electrooxidation reaction toward the synthesis of atropine allcaloids and synthesis of cocaine alkaloids. Part2: Application of electroreduction reaction toward the synthesis of yohimbine alkaloids.

The electrochemical oxidation of methanol as applicable to low temperature fuel cell environments, has been investigated. The case for the use of methanol as a directly oxidisable fuel in alkaline electrolyte is presented. Initial work was targeted at establishing a non-noble metal electrode at which methanol could be oxidised in an aqueous alkaline electrolyte. Nickel, as an established electrode material for alkaline cells, was investigated by cyclic voltammetry and potentiostatic polarisation in both hydroxide and carbonate electrolytes, and noted features studied. The relative methanol oxidation performance of a selection of potential electrocatalysts, introduced through surface modification of porous and non-porous nickel structures, was later demonstrated.

Os efluentes contendo agrotóxicos são a causa de grande preocupação uma vez que estes compostos apresentam toxicidade, persistência no meio ambiente e muitos são recalcitrantes. Dentre os compostos orgânicos utilizados no combate à pragas destacam-se os inseticidas organofosforados, os quais apresentam menor toxicidade quando comparados aos compostos organoclorados. Dois inseticidas organofosforados vêm sendo amplamente utilizados no Brasil, são eles: metil paration (MP) e clorpirifós (CP). Dentre os métodos de tratamento de efluentes, ressaltam-se os processos eletroquímicos com a utilização de eletrodo de diamante dopado com boro, que apresenta alta eficiência na remoção de compostos orgânicos com baixa capacidade de adsorção. Este estudo propõe um método de tratamento para efluente contendo MP e CP (em separado) utilizando eletrodos de diamante dopados com boro (DDB) com diferentes níveis de dopagem (15.000 e 30.000 ppm da relação B/C, designados de DDB15 e DDB30, respectivamente) em meio ácido. Os eletrodos foram caracterizados utilizando técnicas morfológicas e eletroquímicas, tais como Microscopia Eletrônica de Varredura, Microscopia Óptica Digital, Espectroscopia Raman, Difração de Raios X, Voltametria Cíclica e Microscopia Eletroquímica de Varredura. A eficiência no processo de degradação foi acompanhada por técnicas analíticas como espectroscopia na região do UV-Vis, Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) utilizando detectores de espectroscopia na região do UV e detector de arranjo de diodos (DAD) e analisador de carbono orgânico total (COT). A eficiência do processo foi relacionada com o nível de dopagem do eletrodo DDB bem como a natureza dos compostos. As imagens MEV mostraram o crescimento homogêneo dos filmes sobre o substrato titânio e os espectros Raman confirmam o crescimento do carbono com ligações sp3 (diamante) e a incorporação de átomos de boro. As análises de Difração de Raios X mostram a cristalinidade dos filmes DDB bem como a presença de impurezas. As caracterizações eletroquímicas mostram o amplo intervalo de potencial de ambos os eletrodos e a transferência eletrônica do sistema Fe(CN)63-/4- mostrou a maior reversibilidade com o eletrodo mais dopado. O mesmo comportamento foi obtido com a técnica de SECM. Os ensaios de degradação do inseticida MP mostraram que o eletrodo mais dopado foi mais eficiente na diminuição da concentração (valor máximo de 86%) e remoção da matéria orgânica (valor máximo de 72%) com menor consumo de energia elétrica. Em relação à remoção do inseticida CP, não foi observado diferença expressiva nas respostas de remoção do inseticida bem como na mineralização da matéria orgânica utilizando os dois eletrodos DDB. Entretanto, a cinética de remoção foi mais rápida quando utilizou-se o eletrodo DDB30. Deste modo, pode-se dizer que os eletrodos DDB altamente dopados são eficientes na remoção da matéria orgânica, mas a eficiência do aumento de dopagem deve ser associada ao composto a ser degradado. / Effluents containing pesticides are the cause of great concern because these compounds exhibit toxicity, environmental persistence and most are recalcitrant. Among the organic compounds used to combat pests highlight the organophosphate insecticides, which have lower toxicity when compared to organochlorine compounds. Two organophosphate insecticides have been widely used in Brazil, they are: methyl parathion (MP) and chlorpyrifos (CP). Among the methods of wastewater treatment, it emphasizes the electrochemical data with the use of boron-doped diamond electrode, which shows high efficiency in removing organic compounds with low adsorption capacity processes. This study proposes a method of treatment for wastewater containing MP and CP (separately) using electrodes of boron-doped diamond (BDD) with different doping levels (15,000 to 30,000 ppm B/C ratio, designated by BDD15 and BDD30, respectively) in acid medium. The electrodes were characterized using morphological and electrochemical techniques, such as Scanning Electron Microscopy, Digital Optical Microscopy, Raman Spectroscopy, X-Ray Diffraction, Cyclic Voltammetry and Scanning Electrochemical Microscopy. The efficiency of the degradation process was monitored by analytical techniques such as UV-Vis spectroscopy, High Performance Liquid Chromatography (HPLC) using spectroscopic detectors in the UV region and diode array detector (DAD) and the total organic carbon analyzer (COT). The process efficiency is related to the doping level of the BDD electrode and the compounds. The SEM images showed smooth growth of the film on the substrate titanium and the Raman spectra confirm the growth of carbon with sp3 bond (diamond) bonds and the incorporation of boron atoms. Analyses of X-Ray Diffraction showed the crystallinity of the BDD. Electrochemical characterizations showed the wide potential range of both electrodes and the electronic transfer system Fe(CN)63-/4- showed greater reversibility with more doped electrode. The same result was obtained with the SECM technique. MP insecticide assays showed that the most doped electrode was more effective in decreasing the concentration (maximum 86%) and removal of organic matter (maximum 72%) with lower electric consumption. Regarding the insecticide CP removal, no significant difference was observed in the pesticide removal and mineralization of organic matter using two BDD electrodes. However, the kinetics of removal was faster when the BDD30 electrode was used. Thus, it can be stated that highly doped electrodes are efficient in the organic matter removal, but the increase the efficiency of doping should be associated with the compound to be degraded.

No presente trabalho foram preparados eletrodos recobertos com filmes contendo Pt, Ru e Sn pelo método de decomposição térmica de precursores poliméricos sobre um substrato de Ti. Este método permitiu a obtenção de filmes homogêneos e com estequiometria controlada. Foram avaliadas as variáveis relacionadas ao processo de preparação dos eletrodos tais como, temperatura de calcinação e proporções entre os óxidos. As caracterizações estrutural e morfológica dos eletrodos foram feitas pelas técnicas de Difração de Raios-X e Microscopia Eletrônica de Varredura. A atividade eletrocatalítica dos eletrodos foi avaliada pelas técnicas de Voltametria Cíclica, Cronoamperometria, Espectroscopia de Infra-Vermelho in situ e aplicação dos eletrocatalisadores em célula a combustível. Os resultados obtidos indicaram que o método utilizado proporcionou a preparação de eletrodos com alta área superficial devido a formação de uma morfologia contendo poros e trincas. Os eletrodos preparados com a adição de rutênio e estanho à platina apresentaram maior eficiência catalítica para a oxidação das moléculas em estudo em relação aos eletrodos contendo somente platina. Através dos espectros obtidos por FTIR in situ foi possível observar a formação espécies de CO adsorvido à superfície eletródica no potencial a partir de 100 mV (ERH) e CO2 foi produzido a partir de 400 mV (ERH). Estes valores de potencial observados são inferiores aos valores para os eletrodos de Pt pura e confirmam a contribuição do Ru para a oxidação das espécies adsorvidas que bloqueiam a superfície. Para a aplicação em células a combustível, foram preparados dois tipos de catalisadores (suportados e não suportados em pó de carbono), sendo que os catalisadores suportados apresentaram maior densidade de potência em relação aos não suportados. A composição contendo 60 % de Pt apresentou maior desempenho, confirmando os resultados obtidos em meia célula. O método de preparação do catalisador utilizado permitiu, portanto, a síntese de materiais possíveis de serem utilizados em células a combustível de metanol. / In this work we prepared electrodes containing Pt, Ru and Sn on the Ti substrate by thermal decomposition of polymeric precursors. This method yielded homogeneous films with controlled stoichiometry. The parameters of the preparation process like temperature and oxide composition were investigated. The structural and morphological material characterization were performed by X-ray Diffractometry and Scanning Electronic Microscopy. The electrocatalytic activity was investigated by Cyclic Voltammetry, Chronopotentiometry, in situ Infra-Red Spectroscopy and Fuel Cell tests. The obtained results showed that the preparation method lead to electrodes with a high surface area due to the formation of a cracked and porous morphology. The electrodes containing Ru, Sn and Pt presented the higher catalytic efficiency for the oxidation of small organic molecules than the electrodes of pure platinum. The FTIR spectra allow us to observe the formation of adsorbed CO species in potentials from 0.1 V vs RHE potential values and CO2 for potentials ranging from 0.4 V vs RHE. These values are lower than the expected for pure Pt and confirm the role of Ru in the oxidation of strongly adsorbed intermediates. In the Fuel Cell tests, it were prepared two types of catalysts (carbon supported and non supported catalysts). The carbon supported catalysts presented higher power density than the non-supported catalysts. The electrodes containing 60 % mol of Pt showed the high performance which confirms the results obtained in half cell experiments. The employed preparation method permitted the synthesis of materials that presented good possibilities for the application in Direct Methanol Fuel Cells.

Os efluentes contendo agrotóxicos são a causa de grande preocupação uma vez que estes compostos apresentam toxicidade, persistência no meio ambiente e muitos são recalcitrantes. Dentre os compostos orgânicos utilizados no combate à pragas destacam-se os inseticidas organofosforados, os quais apresentam menor toxicidade quando comparados aos compostos organoclorados. Dois inseticidas organofosforados vêm sendo amplamente utilizados no Brasil, são eles: metil paration (MP) e clorpirifós (CP). Dentre os métodos de tratamento de efluentes, ressaltam-se os processos eletroquímicos com a utilização de eletrodo de diamante dopado com boro, que apresenta alta eficiência na remoção de compostos orgânicos com baixa capacidade de adsorção. Este estudo propõe um método de tratamento para efluente contendo MP e CP (em separado) utilizando eletrodos de diamante dopados com boro (DDB) com diferentes níveis de dopagem (15.000 e 30.000 ppm da relação B/C, designados de DDB15 e DDB30, respectivamente) em meio ácido. Os eletrodos foram caracterizados utilizando técnicas morfológicas e eletroquímicas, tais como Microscopia Eletrônica de Varredura, Microscopia Óptica Digital, Espectroscopia Raman, Difração de Raios X, Voltametria Cíclica e Microscopia Eletroquímica de Varredura. A eficiência no processo de degradação foi acompanhada por técnicas analíticas como espectroscopia na região do UV-Vis, Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) utilizando detectores de espectroscopia na região do UV e detector de arranjo de diodos (DAD) e analisador de carbono orgânico total (COT). A eficiência do processo foi relacionada com o nível de dopagem do eletrodo DDB bem como a natureza dos compostos. As imagens MEV mostraram o crescimento homogêneo dos filmes sobre o substrato titânio e os espectros Raman confirmam o crescimento do carbono com ligações sp3 (diamante) e a incorporação de átomos de boro. As análises de Difração de Raios X mostram a cristalinidade dos filmes DDB bem como a presença de impurezas. As caracterizações eletroquímicas mostram o amplo intervalo de potencial de ambos os eletrodos e a transferência eletrônica do sistema Fe(CN)63-/4- mostrou a maior reversibilidade com o eletrodo mais dopado. O mesmo comportamento foi obtido com a técnica de SECM. Os ensaios de degradação do inseticida MP mostraram que o eletrodo mais dopado foi mais eficiente na diminuição da concentração (valor máximo de 86%) e remoção da matéria orgânica (valor máximo de 72%) com menor consumo de energia elétrica. Em relação à remoção do inseticida CP, não foi observado diferença expressiva nas respostas de remoção do inseticida bem como na mineralização da matéria orgânica utilizando os dois eletrodos DDB. Entretanto, a cinética de remoção foi mais rápida quando utilizou-se o eletrodo DDB30. Deste modo, pode-se dizer que os eletrodos DDB altamente dopados são eficientes na remoção da matéria orgânica, mas a eficiência do aumento de dopagem deve ser associada ao composto a ser degradado. / Effluents containing pesticides are the cause of great concern because these compounds exhibit toxicity, environmental persistence and most are recalcitrant. Among the organic compounds used to combat pests highlight the organophosphate insecticides, which have lower toxicity when compared to organochlorine compounds. Two organophosphate insecticides have been widely used in Brazil, they are: methyl parathion (MP) and chlorpyrifos (CP). Among the methods of wastewater treatment, it emphasizes the electrochemical data with the use of boron-doped diamond electrode, which shows high efficiency in removing organic compounds with low adsorption capacity processes. This study proposes a method of treatment for wastewater containing MP and CP (separately) using electrodes of boron-doped diamond (BDD) with different doping levels (15,000 to 30,000 ppm B/C ratio, designated by BDD15 and BDD30, respectively) in acid medium. The electrodes were characterized using morphological and electrochemical techniques, such as Scanning Electron Microscopy, Digital Optical Microscopy, Raman Spectroscopy, X-Ray Diffraction, Cyclic Voltammetry and Scanning Electrochemical Microscopy. The efficiency of the degradation process was monitored by analytical techniques such as UV-Vis spectroscopy, High Performance Liquid Chromatography (HPLC) using spectroscopic detectors in the UV region and diode array detector (DAD) and the total organic carbon analyzer (COT). The process efficiency is related to the doping level of the BDD electrode and the compounds. The SEM images showed smooth growth of the film on the substrate titanium and the Raman spectra confirm the growth of carbon with sp3 bond (diamond) bonds and the incorporation of boron atoms. Analyses of X-Ray Diffraction showed the crystallinity of the BDD. Electrochemical characterizations showed the wide potential range of both electrodes and the electronic transfer system Fe(CN)63-/4- showed greater reversibility with more doped electrode. The same result was obtained with the SECM technique. MP insecticide assays showed that the most doped electrode was more effective in decreasing the concentration (maximum 86%) and removal of organic matter (maximum 72%) with lower electric consumption. Regarding the insecticide CP removal, no significant difference was observed in the pesticide removal and mineralization of organic matter using two BDD electrodes. However, the kinetics of removal was faster when the BDD30 electrode was used. Thus, it can be stated that highly doped electrodes are efficient in the organic matter removal, but the increase the efficiency of doping should be associated with the compound to be degraded.

Atualmente existe um grande interesse mundial na substituição de produtos obtidos a partir do petróleo para o desenvolvimento de novos materiais a partir de fontes renováveis. Neste contexto, o estudo de células a combustível (Fuel Cell) tem recebido destaque em pesquisas tecnológicas. O uso de células a combustível como membrana trocadora de prótons (PEMFC) é uma das mais promissoras. A célula a combustível é um sistema eletroquímico que transforma diretamente energia química a partir de um combustível (hidrogênio, gás natural, etanol, etc.) em energia elétrica. No entanto, as células a combustível do tipo PEM são usualmente alimentadas com hidrogênio como combustível, o qual apresenta dificuldades devido a sua produção, armazenamento e transporte. Como uma alternativa para o hidrogênio, a oxidação eletroquímica direta de moléculas orgânicas pequenas, como o etanol, tem sido amplamente investigada. Além do mais, o uso de etanol diretamente aplicado em células a combustível mostra algumas vantagens, por apresentarem na forma liquida e ter densidade de energia teórica elevada (8,0 kWh Kg-1). No entanto, o maior problema de células a combustível de etanol resulta na produção de produtos paralelos, como o ácido acético e acetaldeído como produto final, além do CO2 que é o produto da oxidação completa do álcool, diminuindo a eficiência do processo. O objetivo deste trabalho é estudar a eletro-oxidação de etanol em Pt policristalina em solução ácida usando técnica como voltametria cíclica e cronoamperometria como técnicas eletroquímicas no intervalo de temperatura de 25 à 180°C. Particularmente, o desempenho de ligas catalisadoras de Pt com outros metais (PtRh, Pt3Ru2, e PtSn) foram comparados. A dependência da temperatura com a corrente para a eletro-oxidação de etanol a partir de curvas cronoamperométricas para a Pt policristalina e ligas catalisadoras foram medidas em potencial constante de 500 e 650 mV vs EDH. Os resultados mostraram que para a liga PtSn no potencial de 500 mV a corrente em 180°C é de aproximadamente trezentas vezes maior do que a 25°C e sete vezes maior que os outros materiais à 180°C, para a reação de oxidação. A partir dos valores das correntes de cronoamperométricas foi calculado a energia de ativação aparente (Ea) para a Pt policristalina e as ligas PtRh, Pt3Ru2 e PtSn. / In the present days there is a great world interest in substituting products obtained from petroleum applied in energy conversion by developing new materials from renewable resources. In this context, the study of fuel cells has received growing attention in technology researches. The use of fuel cells such as proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) have been shown to be one of the most promising devices. Fuel cell is an electrochemical system, which transforms directly chemical energy of a fuel (hydrogen, natural gas, ethanol, etc.) into electric energy. However, the fuel cell is based on hydrogen, which presents difficulties concerning its production, storage and transportation. As an alternative to hydrogen, the direct electrochemical oxidation of small organic molecules, such as ethanol, has been investigated widely. Moreover, the use of ethanol in a direct alcohol fuel cell shows some advantages, it is liquid and their theoretical mass energy density is rather high (8,0 kWh Kg-1). However, the major problem of direct ethanol fuel cell results in acetic acid and acetaldehyde as an -end-product?, which competes with complete oxidation of the alcohol to CO2, decreasing the efficiency of the latter process. Based on these observations, the aim of this work is the study of the electro-oxidation of ethanol on polycrystalline Pt in acid solution using cyclic voltammetry and chronoamperometry as techniques, at temperatures ranging from 25 to 180°C. Particularly, the performances of platinum based electro-catalysts with other metals (PtRh, Pt3Ru2 and PtSn) were compared. The temperature dependence of the current for ethanol electro-oxidation from chronoamperometric curves for polycrystalline Pt and catalysts alloys were measured at constant potentials of 500 and 650 mV. The results showed that for the PtSn catalyst at 500 mV and 180°C the current is approximately three hundred times higher than that at 25°C and seven times higher than the other materials investigated at 180°C, for the same oxidation reaction. The apparent activation energies (Ea) values were experimentally determined through the current values from chronoamperometric curves for polycrystalline Pt and PtRh, Pt3Ru2 and PtSn catalysts.

No presente trabalho foram preparados eletrodos recobertos com filmes contendo Pt, Ru e Sn pelo método de decomposição térmica de precursores poliméricos sobre um substrato de Ti. Este método permitiu a obtenção de filmes homogêneos e com estequiometria controlada. Foram avaliadas as variáveis relacionadas ao processo de preparação dos eletrodos tais como, temperatura de calcinação e proporções entre os óxidos. As caracterizações estrutural e morfológica dos eletrodos foram feitas pelas técnicas de Difração de Raios-X e Microscopia Eletrônica de Varredura. A atividade eletrocatalítica dos eletrodos foi avaliada pelas técnicas de Voltametria Cíclica, Cronoamperometria, Espectroscopia de Infra-Vermelho in situ e aplicação dos eletrocatalisadores em célula a combustível. Os resultados obtidos indicaram que o método utilizado proporcionou a preparação de eletrodos com alta área superficial devido a formação de uma morfologia contendo poros e trincas. Os eletrodos preparados com a adição de rutênio e estanho à platina apresentaram maior eficiência catalítica para a oxidação das moléculas em estudo em relação aos eletrodos contendo somente platina. Através dos espectros obtidos por FTIR in situ foi possível observar a formação espécies de CO adsorvido à superfície eletródica no potencial a partir de 100 mV (ERH) e CO2 foi produzido a partir de 400 mV (ERH). Estes valores de potencial observados são inferiores aos valores para os eletrodos de Pt pura e confirmam a contribuição do Ru para a oxidação das espécies adsorvidas que bloqueiam a superfície. Para a aplicação em células a combustível, foram preparados dois tipos de catalisadores (suportados e não suportados em pó de carbono), sendo que os catalisadores suportados apresentaram maior densidade de potência em relação aos não suportados. A composição contendo 60 % de Pt apresentou maior desempenho, confirmando os resultados obtidos em meia célula. O método de preparação do catalisador utilizado permitiu, portanto, a síntese de materiais possíveis de serem utilizados em células a combustível de metanol. / In this work we prepared electrodes containing Pt, Ru and Sn on the Ti substrate by thermal decomposition of polymeric precursors. This method yielded homogeneous films with controlled stoichiometry. The parameters of the preparation process like temperature and oxide composition were investigated. The structural and morphological material characterization were performed by X-ray Diffractometry and Scanning Electronic Microscopy. The electrocatalytic activity was investigated by Cyclic Voltammetry, Chronopotentiometry, in situ Infra-Red Spectroscopy and Fuel Cell tests. The obtained results showed that the preparation method lead to electrodes with a high surface area due to the formation of a cracked and porous morphology. The electrodes containing Ru, Sn and Pt presented the higher catalytic efficiency for the oxidation of small organic molecules than the electrodes of pure platinum. The FTIR spectra allow us to observe the formation of adsorbed CO species in potentials from 0.1 V vs RHE potential values and CO2 for potentials ranging from 0.4 V vs RHE. These values are lower than the expected for pure Pt and confirm the role of Ru in the oxidation of strongly adsorbed intermediates. In the Fuel Cell tests, it were prepared two types of catalysts (carbon supported and non supported catalysts). The carbon supported catalysts presented higher power density than the non-supported catalysts. The electrodes containing 60 % mol of Pt showed the high performance which confirms the results obtained in half cell experiments. The employed preparation method permitted the synthesis of materials that presented good possibilities for the application in Direct Methanol Fuel Cells.

Atualmente existe um grande interesse mundial na substituição de produtos obtidos a partir do petróleo para o desenvolvimento de novos materiais a partir de fontes renováveis. Neste contexto, o estudo de células a combustível (Fuel Cell) tem recebido destaque em pesquisas tecnológicas. O uso de células a combustível como membrana trocadora de prótons (PEMFC) é uma das mais promissoras. A célula a combustível é um sistema eletroquímico que transforma diretamente energia química a partir de um combustível (hidrogênio, gás natural, etanol, etc.) em energia elétrica. No entanto, as células a combustível do tipo PEM são usualmente alimentadas com hidrogênio como combustível, o qual apresenta dificuldades devido a sua produção, armazenamento e transporte. Como uma alternativa para o hidrogênio, a oxidação eletroquímica direta de moléculas orgânicas pequenas, como o etanol, tem sido amplamente investigada. Além do mais, o uso de etanol diretamente aplicado em células a combustível mostra algumas vantagens, por apresentarem na forma liquida e ter densidade de energia teórica elevada (8,0 kWh Kg-1). No entanto, o maior problema de células a combustível de etanol resulta na produção de produtos paralelos, como o ácido acético e acetaldeído como produto final, além do CO2 que é o produto da oxidação completa do álcool, diminuindo a eficiência do processo. O objetivo deste trabalho é estudar a eletro-oxidação de etanol em Pt policristalina em solução ácida usando técnica como voltametria cíclica e cronoamperometria como técnicas eletroquímicas no intervalo de temperatura de 25 à 180°C. Particularmente, o desempenho de ligas catalisadoras de Pt com outros metais (PtRh, Pt3Ru2, e PtSn) foram comparados. A dependência da temperatura com a corrente para a eletro-oxidação de etanol a partir de curvas cronoamperométricas para a Pt policristalina e ligas catalisadoras foram medidas em potencial constante de 500 e 650 mV vs EDH. Os resultados mostraram que para a liga PtSn no potencial de 500 mV a corrente em 180°C é de aproximadamente trezentas vezes maior do que a 25°C e sete vezes maior que os outros materiais à 180°C, para a reação de oxidação. A partir dos valores das correntes de cronoamperométricas foi calculado a energia de ativação aparente (Ea) para a Pt policristalina e as ligas PtRh, Pt3Ru2 e PtSn. / In the present days there is a great world interest in substituting products obtained from petroleum applied in energy conversion by developing new materials from renewable resources. In this context, the study of fuel cells has received growing attention in technology researches. The use of fuel cells such as proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) have been shown to be one of the most promising devices. Fuel cell is an electrochemical system, which transforms directly chemical energy of a fuel (hydrogen, natural gas, ethanol, etc.) into electric energy. However, the fuel cell is based on hydrogen, which presents difficulties concerning its production, storage and transportation. As an alternative to hydrogen, the direct electrochemical oxidation of small organic molecules, such as ethanol, has been investigated widely. Moreover, the use of ethanol in a direct alcohol fuel cell shows some advantages, it is liquid and their theoretical mass energy density is rather high (8,0 kWh Kg-1). However, the major problem of direct ethanol fuel cell results in acetic acid and acetaldehyde as an -end-product?, which competes with complete oxidation of the alcohol to CO2, decreasing the efficiency of the latter process. Based on these observations, the aim of this work is the study of the electro-oxidation of ethanol on polycrystalline Pt in acid solution using cyclic voltammetry and chronoamperometry as techniques, at temperatures ranging from 25 to 180°C. Particularly, the performances of platinum based electro-catalysts with other metals (PtRh, Pt3Ru2 and PtSn) were compared. The temperature dependence of the current for ethanol electro-oxidation from chronoamperometric curves for polycrystalline Pt and catalysts alloys were measured at constant potentials of 500 and 650 mV. The results showed that for the PtSn catalyst at 500 mV and 180°C the current is approximately three hundred times higher than that at 25°C and seven times higher than the other materials investigated at 180°C, for the same oxidation reaction. The apparent activation energies (Ea) values were experimentally determined through the current values from chronoamperometric curves for polycrystalline Pt and PtRh, Pt3Ru2 and PtSn catalysts.

Neste trabalho, avaliou-se as propriedades eletrocatalíticas de eletrodos de óxidos do tipo ânodos dimensionalmente estáveis, ADEs, em meio de NaCl e sua aplicação na oxidação do etanol. Para isso, vários fatores foram investigados, como a mudança de óxido modulador, a mudança do método de preparação dos eletrodos e a mudança do pH do meio reacional. Os eletrodos de composição Ti/MxS(1-x)O2 (onde M = Ru e Ir, S = Ti e Sn com x = 0,3; 0,5 e 0,7) foram preparados pelo método da decomposição térmica variando os precursores: (i) precursores poliméricos, DPP e (ii) precursores inorgânicos (cloretos) dissolvidos em isopropanol, DPI/ISO. Os eletrólitos de suporte foram NaCl 3,0 mol dm-3 e NaCl 3,0 mol dm-3 acidificado com HCl 0,01 mol dm-3. Existe um problema quando se trabalha com cloreto de estanho na confecção de eletrodos de óxidos. O cloreto de estanho, em meio ácido, oxida de cloreto de estanho(II) para cloreto de estanho(IV), que é volátil à temperatura utilizada no tratamento térmico (T = 450 ºC). Análises de MEV e EDX foram realizadas para avaliar se a mudança do método de preparação dos eletrodos contribuiu para inibir a volatilização do estanho. Os resultados mostraram que todos os eletrodos investigados apresentam boa concordância das porcentagens atômicas nominais e experimentais, provando que ambos os métodos de preparação dos eletrodos são eficientes para a fixação do estanho na matriz eletródica. Foram realizadas investigações eletroquímicas na ausência e presença do etanol, cujos resultados mostraram que os eletrodos preparados por DPP com SnO2 apresentam as melhores propriedades catalíticas para a produção de agentes oxidantes e para a oxidação do etanol em meio de NaCl. Eletrólises a corrente constante foram realizadas para 4 composições de eletrodos Ti/Ru0,5Ti0,5O2, Ti/Ru0,7Sn0,3O2, Ti/Ir0,5Ti0,5O2 e Ti/Ir0,3Sn0,7O2, todos preparados por DPP. Aplicou-se duas densidades de corrente diferentes: 25 mA cm-2 e 75 mA cm-2. Os resultados obtidos mostraram que a alteração da corrente aplicada nas eletrólises muda o mecanismo de oxidação do etanol, tornando-o diferente para baixas densidades de corrente (25 mA cm-2) e para altas densidades de corrente (75 mA cm-2). Em ambas densidades de corrente, tem-se o ácido acético como produto majoritário, e observa-se também a quebra da ligação C-C formando CO2, resultado que não havia sido observado por outros autores em eletrólises de etanol com ADEs. Porém, à 25 mA cm-2 observa-se a formação de acetaldeído, produto que não é observado a 75 mA cm-2. Neste caso, a densidade de corrente mais alta pode favorecer a oxidação dos produtos orgânicos formados durante o tempo de eletrólise. Testes realizados em ausência de cloreto mostraram que não ocorre a formação de CO2. Portanto, a presença de oxidantes (cloro/hipoclorito) favorece a quebra da ligação C-C com formação de CO2 como produto de oxidação do etanol. / In this work, it was investigated the electrocatalytic properties of oxides electrodes denominated dimensionally stable anodes, DSA®, in NaCl medium, applying them for ethanol oxidation. For this propose, many experimental parameters nave been investigated: the modulator oxide, changes in the preparation method of the electrode and pH changes of the solution. Electrodes with nominal composition Ti/MxS(1-x)02 (where M = Ru and Ir, S = Ti and Sn, x = 0.3; 0.5 and 0.7) were prepared by thermal decomposition changing the precursors solution; (i) polymeric precursors (DPP) and (ii) inorganic precursors (Chloride) dissolved in isopropanol (DPI/ISO). The support electrolytes were 3.0 mol dm-3 NaCl and 3.0 mol dm-3 NaCl acidified with 0.01 mol dm-3 HCl. There is a problem when one prepares oxides electrodes using tin chloride. The tin chloride, in acid medium, suffers oxidation from Sn (II) to Sn (IV), the latter one volatilize at the higher temperatures used to prepare the electrode (450° C). SEM and EDX analyses were used to evaluate if the changes introduced in the preparation method contributed to inhibit the tin volatilization. The results obtained for all electrodes showed a good agreement of nominal and experimental compositions, proving that both preparation methods are efficient to fix tin in the coating. It was performed electrochemical investigation in the presence and absence of ethanol, the experimental results for DPP electrodes containing Sn02 show better catalytic properties for oxidation species production and also for ethanol oxidation. Electrolyses at constant current were performed with four nominal electrode compositions: Ti/Ru0.5Ti0.5O2, Ti/Ru0.7Sn0.3O2, Ti/Ir0.5Ti0.5O2 e Ti/Ir0.3Sn0.7O2, all of them was prepared through DPP method. It has been applied two different current densities: 25 mA cm-2 and 75 mA cm-2. Both current densities showed acetic acid as main oxidation product, it was also observed the C-C bond break forming C02, this has not been reported before for ethanol oxidation using DSA®. However, at 25 mA cm-2 acetaldehyde is formed, whereas, it was not observed at 75 mA cm-2. In this case, the high current density might favor the oxidation of intermediate products formed during the electrolysis. Experiments performed in the absence of chloride did not show the formation of CO2, Therefore, the presence of oxidizing species (chlorine and hypochlorite) favors the cleavage of C-C and formation of C02 as oxidation product of ethanol.