O efeito da presença do praseodímio em catalisadores de Pt/C e PtSn/C para eletro-oxidação de etanol foi estudado neste trabalho. Os principais objetivos foram estudar alterações na rota sintética da metodologia do ácido fórmico, visando catalisadores com propriedades físico-químicas que aumentem a eficiência frente a reação de oxidação de etanol; entender o motivo das variações na atividade catalítica; e avaliar a estabilidade dos catalisadores nas condições de operação da célula. A atmosfera de síntese dos catalisadores de PtPr/C influencia fortemente as atividades catalíticas destes materiais. Os catalisadores sintetizados em atmosfera de CO apresentaram antecipação do potencial de pico de oxidação de CO e maior área ativa em relação aos materiais sintetizados em atmosfera de hidrogênio. A mudança de atmosfera para gás CO promoveu mudanças físicas como a redução do tamanho médio de cristalito e tamanho médio de partícula. A adição de praseodímio promove a oxidação do etanol em menores potenciais que a platina, por favorecer o mecanismo bifuncional. A adição de estanho ao catalisador PtPr/C teve um efeito benéfico na atividade catalítica. Os dados DRX não indicam alto grau de liga Pt-Sn, mas mesmo em forma de óxido, o estanho apresentou um efeito eletrônico, como informado pelos dados de XAS. A interação de Pt-Sn promove a dissociação da água para formar Sn-OHad próximo a espécies de monóxido de carbono adsorvidas na Pt, facilitando a rápida oxidação de etanol. Os testes de estabilidade indicaram que os catalisadores PtSnPr/C apresentam grande variação da área ativa com sucessivas ciclagens. Apesar da dissolução de espécies de estanho, a adição de praseodímio contribuiu para elevar a estabilidade dos catalisadores sintetizados. / The effect of praseodymium presence in Pt/C and PtSn/C catalysts for ethanol electro-oxidation was investigated. The main objectives were the evaluation of a modified formic acid synthesis method for the preparation of PtPr/C and PtSnPr/C catalysts with enhanced activity for the ethanol oxidation reaction and stability at the cell operating conditions. The synthesis atmosphere of PtPr/C catalysts highly influences the catalytic activity of these materials. The catalysts synthesized in CO atmosphere showed a lower onset potential for CO oxidation and a higher active surface area than those synthesized in a hydrogen atmosphere. The CO atmosphere promoted physical changes such as reduction of crystallite size and particle size. Addition of praseodymium to Pt/C catalyst improved the activity for ethanol oxidation by the bifunctional mechanism. Tin addition to the PtPr/C catalyst had a beneficial effect on catalytic activity. XRD data no indicated Pt-Sn alloy, but even in oxide form, tin presented an electronic effect, as reported by XAS data. The interaction of Pt with Sn promotes the dissociation of water to form Sn-OHadsorbed close to carbon monoxide adsorbed on the Pt, and it facilitates a fast ethanol oxidation. Stability tests showed a change in the active area of the PtSnPr/C catalysts after repetitive potential cycling. Although the tin species dissolution, the praseodymium addition increased the catalysts stability.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:30:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:01:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 01366.pdf: 2764676 bytes, checksum: eb0ee3f52111d5d6caca21c0dc82fd30 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

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Submitted by MARCO AURÉLIO DE OLIVEIRA null (marcoaureliofisicoufu@hotmail.com) on 2017-10-30T20:24:23Z No. of bitstreams: 1 tese Marco final.pdf: 7398841 bytes, checksum: acb7f174226b997e4c4c4192ff05e406 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-11-09T18:32:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 oliveira_ma_dr_ilha.pdf: 7398841 bytes, checksum: acb7f174226b997e4c4c4192ff05e406 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-09T18:32:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 oliveira_ma_dr_ilha.pdf: 7398841 bytes, checksum: acb7f174226b997e4c4c4192ff05e406 (MD5) Previous issue date: 2017-08-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O titanato de bário (BaTiO3, BT) é um material ferroelétrico com diversas aplicações, dentro do mercado de componentes eletrônicos, devido às excelentes propriedades físicas que manifesta, em relação a outros sistemas ferroelétricos, continuando a atrair durante várias décadas o interesse científico e comercial. Dentre o grande número de trabalhos sobre o sistema BT reportados na literatura muitos são associados à vasta gama de aplicações para a indústria eletro-eletrônica, dentre as quais se destacam o uso em dispositivos para capacitores, termistores, entre outros. A dopagem do BaTiO3 com íons doadores implica na mudança de algumas propriedades físicas, que conduzem a comportamentos anómalos em determinados parâmetros físicos, cuja natureza ainda não tem sido muito esclarecida, embora muitos trabalhos tenham se empenhado para tentar justificar tais efeitos. Neste contexto, neste trabalho, as propriedades físicas do sistema BaTiO3 serão investigadas considerando a adição de elementos doadores, nos sítios A e B da estrutura. Em particular, os íons de gadolínio (Gd3+) e nióbio (Nb5+) serão usados como modificadores da estrutura perovskita em substituição dos íons de bário (Ba2+) e titânio (Ti4+) nos sítios A e B, respectivamente, considerando as fórmulas químicas Ba1-xGdxTiO3 e BaTi1-x NbxO3 (sendo x = 0.001, 0.002, 0.003, 0.004 e 0.005). As propriedades estruturais e microestruturais foram investigadas à temperatura ambiente, enquanto as propriedades dielétricas e elétricas foram analisadas em uma ampla faixa de temperatura e frequência. Em particular, os efeitos condutivos proporcionados pela dopagem dos íons doadores em diferentes sítios cristalográficos, cujo estudo ainda não foi reportado na literatura, foram cuidadosamente investigados para melhor compreender os fatores que influenciam e determinam as propriedades semicondutoras de tais materiais, visando aprimorar no entendimento a nível microscópico e macroscópico dos fatores que influenciam e originam os mecanismos condutivos nestes materiais, fatores determinantes para uma posterior aplicação na indústria eletroeletrônica. Os materiais foram obtidos a partir do método de Pechini (ou Método dos Precursores Poliméricos), bem conhecido na literatura por ser um método muito eficiente, quando comparado com métodos convencionais para síntese de materiais policristalinos, pois apresenta inúmeras vantagens, tais como a síntese em baixas temperaturas, baixa contaminação, maior controle estequiométrico, alta homogeneização e possibilidade de obtenção de pós em escala nanométrica. / Barium titanate (BaTiO3, BT) is a ferroelectric material with several applications for the electronic components market, due to its excellent physical properties when compared to other ferroelectric systems. So that, BT continues up today attracting the scientific and commercial interest for several decades. Among the large number of papers on the BT system reported in the literature, many are associated with the wide range of applications in the electric and electronic industry, where the use in capacitors, thermistors and other devices stands out. By doping BaTiO3 with donor ions implies in the change of some physical properties leading to abnormal behaviors in certain physical parameters. The nature of these changes is not yet very clear, although many papers have been reported trying to justify such effects. In this context, this work aims the investigation of the physical properties of the BaTiO3 system, considering the addition of donor elements in the A- and B-sites of the structure. In particular, the gadolinium (Gd3+) and niobium (Nb5+) ions will be used as modifiers on the perovskite structure by substitution of barium (Ba+2) and titanium (Ti+4) ions in the A- and B-site, respectively, considering the Ba1-xGdxTiO3 and BaTi1-x NbxO3 ( where x = 0.001, 0.002, 0.003, 0.004 and 0.005). The structural and microstructural properties were investigated at room temperature, while the electrical and dielectric properties were analyzed in a wide range of temperature and frequency. Particularly, the conductive effects provided by the doping with donor ions in different crystallographic sites, whose study has not yet been reported in the literature, were carefully investigated to better understand the factors that influence and determine the semiconductor properties of such materials. The objective is to enhance the understanding of the factors that influence and originate the conductive mechanisms in these materials at the microscopic and macroscopic level, therefore determining factors for a subsequent application in the electronics industry. The materials were obtained from the Pechini method (known as the Polymeric Precursors Method). This method is well known in the literature because it is a very efficient method, when compared with conventional methods for synthesis of polycrystalline materials, because of the numerous advantages it presents, such as the synthesis at low temperatures, low contamination, greater stoichiometric control, high homogenization and possibility of obtaining nanoscale powders.