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.

A eletrooxidação de etanol foi investigada sobre catalisadores bi e trimetálicos constituídos de Pt-M1 e Pt-M-M1 M = Sn, Mo, W, Ru, Os e Ir). Os eletrodos foram preparados em três diferentes configurações: eletrodos lisos (preparados em forno a arco voltaico), filmes depositados em placas de Ti (Pt-M/Ti) e nanopartículas metálicas dispersas em carbono (Pt-M-M1/C), ambos preparados pelo método Pechini. Os resultados eletroquímicos mostraram que a adição dos diferentes metais à platina aumentou a atividade catalítica dos eletrodos. Este efeito se mostrou dependente da composição do eletrodo e para os eletrodos lisos apresentou resultados mais acentuados nas composições Pt-Os e Pt-Sn-W. Os intermediários e produtos de reação da oxidação de etanol os eletrodos lisos foram determinados pelas técnicas de FTIR in situ de SPAIRS e SNIFTIRS. Os resultados sugerem que a presença dos elementos modificadores da platina aumentam a velocidade da reação de oxidação de etanol pela dessorção de intemediários com dois átomos de carbono (como CH3CHOads) a potenciais mais baixos do que a Pt levando conseqüentemente a liberação dos sítios ativos para nova adsorção de etanol. Constatou-se contudo, que a presença desses elementos não favorece a quebra da ligação C-C para formação de CO2 em quantidades apreciáveis. As composições de catalisadores Pt-M/Ti (M = Sn, Ru, Ir e Mo) preparados pelo método Pechini que apresentaram os melhores resultados em densidades de corrente foram os eletrodos de Pt-Sn/Ti. As análise por HPLC mostraram o produto majoritariamente formado foi o acetaldeído independente da composição do catalisador, mas os catalisadores Pt-Sn/Ti tiveram a maior seletividade na formação de ácido acético. Os testes em célula unitária foram realizados para os catalisadores trimetálicos Pt-Sn-W/C em diferentes composições. A presença de Sn e W aumentou significativamente o desempenho da célula com relação à Pt pura. O melhor catalisador testado (Pt-Sn-W/C (85:8:7)) apresentou OCV de 777 mV contra 345 mV da Pt a 90oC. A densidade de potência máxima alcançada para essa composição foi de 33 mW cm-2. A análise de produtos ao final de 5 horas de reação a 90oC aplicando 30 mA cm-2 de corrente mostrou que os produtos principalmente formados foram ácido acético e acetaldeído. / Ethanol oxidation on Pt-M1 e Pt/M/M1 (M = Sn, Mo, W, Ru, Os e Ir) catalysts prepared by arc melting furnace process and Pechini method was investigated. The electrochemical data showed that the addition of these elements to Pt gives a highest current densities at lower potentials. The best composition of electrodes prepared by arc melting process based on current densities values was Pt-Os and Pt-Sn-W. The intemediates and reaction products for ethanol oxidation were detected by SPAIRS and SNIFTIRS. The results sugest that adding a foreign metal to Pt leads an increase of the reaction rate for ethanol oxidation because desorption of two carbon atoms intermediates (as CH3 CHOads) at lower potentials comparing to pure Pt. The active site become then available for the new ethanol adsorption. However, the presence of these metals doesn\'t increase the selectivity to CO2 generation. Pt-M/Ti (M = Sn, Ru, Ir e Mo) catalysts were prepared by Pechini method. The products of the ethanol oxidation on these electrodes were evaluated by HPLC. The results showed that acetaldehyde was the main product obtained for all compositions. DEFCs tests were carry on with Pt-Sn-W/C ternary catalysts in different compositions. It was obtained particles size about 3.9 to 11 nm, depending on the catalyst composition. The addition of Sn and W increased significantly the DEFC performance. The best result was obtained by Pt-Sn-W/C (85:8:7) catalyst. It presents OCV about 777 mV against 345 mV to Pt at 90oC. The maximum of power density for this catalyst was 33 mW cm-2. Acetaldehyde was the major product formed when applying a fixed current of 30 mA cm-2 at 90oC.

A eletrooxidação de etanol foi investigada sobre catalisadores bi e trimetálicos constituídos de Pt-M1 e Pt-M-M1 M = Sn, Mo, W, Ru, Os e Ir). Os eletrodos foram preparados em três diferentes configurações: eletrodos lisos (preparados em forno a arco voltaico), filmes depositados em placas de Ti (Pt-M/Ti) e nanopartículas metálicas dispersas em carbono (Pt-M-M1/C), ambos preparados pelo método Pechini. Os resultados eletroquímicos mostraram que a adição dos diferentes metais à platina aumentou a atividade catalítica dos eletrodos. Este efeito se mostrou dependente da composição do eletrodo e para os eletrodos lisos apresentou resultados mais acentuados nas composições Pt-Os e Pt-Sn-W. Os intermediários e produtos de reação da oxidação de etanol os eletrodos lisos foram determinados pelas técnicas de FTIR in situ de SPAIRS e SNIFTIRS. Os resultados sugerem que a presença dos elementos modificadores da platina aumentam a velocidade da reação de oxidação de etanol pela dessorção de intemediários com dois átomos de carbono (como CH3CHOads) a potenciais mais baixos do que a Pt levando conseqüentemente a liberação dos sítios ativos para nova adsorção de etanol. Constatou-se contudo, que a presença desses elementos não favorece a quebra da ligação C-C para formação de CO2 em quantidades apreciáveis. As composições de catalisadores Pt-M/Ti (M = Sn, Ru, Ir e Mo) preparados pelo método Pechini que apresentaram os melhores resultados em densidades de corrente foram os eletrodos de Pt-Sn/Ti. As análise por HPLC mostraram o produto majoritariamente formado foi o acetaldeído independente da composição do catalisador, mas os catalisadores Pt-Sn/Ti tiveram a maior seletividade na formação de ácido acético. Os testes em célula unitária foram realizados para os catalisadores trimetálicos Pt-Sn-W/C em diferentes composições. A presença de Sn e W aumentou significativamente o desempenho da célula com relação à Pt pura. O melhor catalisador testado (Pt-Sn-W/C (85:8:7)) apresentou OCV de 777 mV contra 345 mV da Pt a 90oC. A densidade de potência máxima alcançada para essa composição foi de 33 mW cm-2. A análise de produtos ao final de 5 horas de reação a 90oC aplicando 30 mA cm-2 de corrente mostrou que os produtos principalmente formados foram ácido acético e acetaldeído. / Ethanol oxidation on Pt-M1 e Pt/M/M1 (M = Sn, Mo, W, Ru, Os e Ir) catalysts prepared by arc melting furnace process and Pechini method was investigated. The electrochemical data showed that the addition of these elements to Pt gives a highest current densities at lower potentials. The best composition of electrodes prepared by arc melting process based on current densities values was Pt-Os and Pt-Sn-W. The intemediates and reaction products for ethanol oxidation were detected by SPAIRS and SNIFTIRS. The results sugest that adding a foreign metal to Pt leads an increase of the reaction rate for ethanol oxidation because desorption of two carbon atoms intermediates (as CH3 CHOads) at lower potentials comparing to pure Pt. The active site become then available for the new ethanol adsorption. However, the presence of these metals doesn\'t increase the selectivity to CO2 generation. Pt-M/Ti (M = Sn, Ru, Ir e Mo) catalysts were prepared by Pechini method. The products of the ethanol oxidation on these electrodes were evaluated by HPLC. The results showed that acetaldehyde was the main product obtained for all compositions. DEFCs tests were carry on with Pt-Sn-W/C ternary catalysts in different compositions. It was obtained particles size about 3.9 to 11 nm, depending on the catalyst composition. The addition of Sn and W increased significantly the DEFC performance. The best result was obtained by Pt-Sn-W/C (85:8:7) catalyst. It presents OCV about 777 mV against 345 mV to Pt at 90oC. The maximum of power density for this catalyst was 33 mW cm-2. Acetaldehyde was the major product formed when applying a fixed current of 30 mA cm-2 at 90oC.