Neste trabalho foram investigados o efeito da adição de diferentes quantidades de IrO2 (entre 1 e 30% em mol) em eletrodos de SnO2 e suas atividades eletrocatalíticas para a reação de oxidação de etanol. A inovação deste trabalho está na composição do eletrodo onde a concentração de IrO2 varia de níveis da ordem de dopante até concentrações típicas de ADE. O método de preparação utilizado permitiu a obtenção de filmes homogêneos e com estequiometria controlada, comprovados pela técnica de Energia Dispersiva de Raios-X (EDX). A análise de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) mostrou que os filmes possuem morfologia com trincas. Na análise por Difração de Raios-X (DRX) ficou evidente a formação de solução sólida. A caracterização por Voltametria Cíclica mostrou que a carga voltamétrica e a corrente relacionada a reação de desprendimento de oxigênio (RDO) aumentam com a concentração de IrO2 na composição do eletrodo. Adicionalmente, a ordem da estabilidade eletroquímica encontrada é a seguinte: 30 >> 1 @ 10 > 5% em mol de IrO2. Para avaliar a atividade eletrocatalítica destes eletrodos para a reação de oxidação de etanol foram utilizadas as técnicas de voltametria cíclica, eletrólise a corrente constante e Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) in situ. Foram identificados como produtos acetaldeído, acido acético e CO2. Comprovouse que o ácido acético não é oxidado nas condições experimentais empregadas. Observou-se que os eletrodos contendo 5 e 10% em mol de IrO2 apresentaram as maiores velocidades de oxidação do etanol formando preferencialmente ácido acético. Os eletrodos contendo 1 e 30% em mol de IrO2 apresentaram maior seletividade para CO2 em relação as outras composições. A adição de 1% em mol de IrO2 no SnO2 foi suficiente para promover uma estabilidade satisfatória para a aplicação deste eletrodo. Outra observação importante foi que este eletrodo apresentou a menor seletividade para a formação de ácido acético permitindo uma maior formação de CO2. / In this work was investigated the effect of the IrO2 addition (1 30 mol% contents) on SnO2 electrodes and its electrocatalytic activities towards ethanol oxidation. The new approach of this work is related to the IrO2 contents on the electrodes compositions shifts between the dopant levels until Dimensionally Stable Anodes (DSA®) concentrations. The preparation method used allowed to obtain homogeneous films with controlled stoichiometry, that was confirmed by Energy Dispersive X-ray (EDX) analysis. The Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) analysis showed a cracked morphology and the formation of solid solution, respectively. The voltammetric experiments showed an increase in the Oxygen Evolution Reaction (OER) currents and the voltammetric charges for the higher IrO2 contents. In addition, the stability order found is 30 >> 1 @ 10 > 5 mol% IrO2. In order to investigate the electrodes activities towards ethanol oxidation, the cyclic voltammetry, electrolysis and Fourier Transform Infrared (FTIR) in situ techniques were used. The presence of products as acetaldehyde, acetic acid and CO2 was detected. Acetic acid was not oxided in the experimental conditions employed. The 5 and 10 mol% IrO2 electrodes showed higher ethanol oxidation rates with the preferential acetic acid formation. The electrodes containing 1 and 30 mol% IrO2 are more selective to CO2 production than the others compositions. The addition of 1 mol% IrO2 was enough to enhance the electrode stability, that make it applicable. Another interesting observation is that the IrO2 1 mol% electrode presented the smaller selectivity for the acid acetic formation allowing the complete oxidation of ethanol possible.

Neste trabalho foram investigados o efeito da adição de diferentes quantidades de IrO2 (entre 1 e 30% em mol) em eletrodos de SnO2 e suas atividades eletrocatalíticas para a reação de oxidação de etanol. A inovação deste trabalho está na composição do eletrodo onde a concentração de IrO2 varia de níveis da ordem de dopante até concentrações típicas de ADE. O método de preparação utilizado permitiu a obtenção de filmes homogêneos e com estequiometria controlada, comprovados pela técnica de Energia Dispersiva de Raios-X (EDX). A análise de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) mostrou que os filmes possuem morfologia com trincas. Na análise por Difração de Raios-X (DRX) ficou evidente a formação de solução sólida. A caracterização por Voltametria Cíclica mostrou que a carga voltamétrica e a corrente relacionada a reação de desprendimento de oxigênio (RDO) aumentam com a concentração de IrO2 na composição do eletrodo. Adicionalmente, a ordem da estabilidade eletroquímica encontrada é a seguinte: 30 >> 1 @ 10 > 5% em mol de IrO2. Para avaliar a atividade eletrocatalítica destes eletrodos para a reação de oxidação de etanol foram utilizadas as técnicas de voltametria cíclica, eletrólise a corrente constante e Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) in situ. Foram identificados como produtos acetaldeído, acido acético e CO2. Comprovouse que o ácido acético não é oxidado nas condições experimentais empregadas. Observou-se que os eletrodos contendo 5 e 10% em mol de IrO2 apresentaram as maiores velocidades de oxidação do etanol formando preferencialmente ácido acético. Os eletrodos contendo 1 e 30% em mol de IrO2 apresentaram maior seletividade para CO2 em relação as outras composições. A adição de 1% em mol de IrO2 no SnO2 foi suficiente para promover uma estabilidade satisfatória para a aplicação deste eletrodo. Outra observação importante foi que este eletrodo apresentou a menor seletividade para a formação de ácido acético permitindo uma maior formação de CO2. / In this work was investigated the effect of the IrO2 addition (1 30 mol% contents) on SnO2 electrodes and its electrocatalytic activities towards ethanol oxidation. The new approach of this work is related to the IrO2 contents on the electrodes compositions shifts between the dopant levels until Dimensionally Stable Anodes (DSA®) concentrations. The preparation method used allowed to obtain homogeneous films with controlled stoichiometry, that was confirmed by Energy Dispersive X-ray (EDX) analysis. The Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) analysis showed a cracked morphology and the formation of solid solution, respectively. The voltammetric experiments showed an increase in the Oxygen Evolution Reaction (OER) currents and the voltammetric charges for the higher IrO2 contents. In addition, the stability order found is 30 >> 1 @ 10 > 5 mol% IrO2. In order to investigate the electrodes activities towards ethanol oxidation, the cyclic voltammetry, electrolysis and Fourier Transform Infrared (FTIR) in situ techniques were used. The presence of products as acetaldehyde, acetic acid and CO2 was detected. Acetic acid was not oxided in the experimental conditions employed. The 5 and 10 mol% IrO2 electrodes showed higher ethanol oxidation rates with the preferential acetic acid formation. The electrodes containing 1 and 30 mol% IrO2 are more selective to CO2 production than the others compositions. The addition of 1 mol% IrO2 was enough to enhance the electrode stability, that make it applicable. Another interesting observation is that the IrO2 1 mol% electrode presented the smaller selectivity for the acid acetic formation allowing the complete oxidation of ethanol possible.

Submitted by Cibele Nogueira (cibelenogueira@ufgd.edu.br) on 2016-04-15T18:08:35Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) CINTHIASANTOS.pdf: 1729260 bytes, checksum: 1b3feb31804bfca00131c31d76348466 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-15T18:08:35Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) CINTHIASANTOS.pdf: 1729260 bytes, checksum: 1b3feb31804bfca00131c31d76348466 (MD5) Previous issue date: 2015-02-24 / In this work, we reported a fast method of producing rhodium-decorated platinum nanoparticles (NPs) containing iridium oxides (IrOx) towards glycerol electrooxidation reaction. PtIrOx/C electrocatalysts of different atomic composition dispersed on Carbon Vulcan XC-72R® were prepared by using the fast polyol method assisted by microwaves. Afterwards, PtIrOx/C was potentio-dynamically decorated with Rh (Rh/PtIrOx/C). The NPs were characterized by energy dispersive X-ray analysis, X-ray diffraction and transmission electron microscopy. The electrooxidation of glycerol was investigated in acid medium by cyclic voltammetry and chronoamperometry. The electrochemical stability of Rh/PtIrOx/C NPs was evaluated by following a degradation test protocol, which consists in exhaustive cyclic voltammetries. Our results show that the presence of iridium oxides in the architecture of platinum enhances the electrochemical stability of the catalyst by avoiding agglomeration effects. Moreover, the presence of rhodium facilitates the glycerol electrooxidation reaction. These results help understanding the role of Rh and IrOx in the glycerol electrooxidation and supply new insights for designing nanomaterials with improved stability and activity. / Neste trabalho, relatamos um método rápido para produzir nanopartículas de platina contendo óxido de irídio (IrOx) decoradas com ródio para a eletro-oxidação de glicerol. Foram preparados eletrocatalisadores de PtIrOx/C em diferentes composições atômicas dispersas em Carbono Vulcan XC-72R® através do método poliol assistido por micro-ondas, os quais foram potencio-dinamicamente decorados com Rh (Rh/PtIrOx/C). As NPs foram caracterizadas por análise de energia dispersiva de raios-X, difração de raios-X e microscopia eletrônica de transmissão. A eletro-oxidação de glicerol foi investigada em meio ácido por voltametria cíclica e cronoamperometria. A estabilidade eletroquímica das NPs de Rh/PtIrOx/C foi avaliada seguindo um ensaio de degradação, que consiste em sucessivas voltametrias cíclicas. Os resultados mostraram que a presença de óxido de irídio na estrutura da platina aumenta a estabilidade eletroquímica do catalisador, evitando aglomeração. Além disso, a presença de ródio facilita a reação de eletro-oxidação de glicerol. Estes resultados ajudam a compreender o papel do Rh e do IrOx na eletro-oxidação de glicerol e fornecem novas perspectivas para a obtenção de nanomateriais com maior estabilidade e atividade.