[pt] Diante da crise energética mundial a busca por tecnologias eficientes
como substitutas aos combustíveis fósseis é cada vez mais incessante. Partindo
dessa premissa, este presente trabalho aborda a síntese controlada de dois
nanomateriais que foram utilizados como catalisadores para aplicações na
conversão de energia. Deste modo, o primeiro trabalho descreve a síntese
de nanoflores de Pd em uma única etapa de reação reduzindo o Íon Tetracloropaladato com hidroquinona. Simplesmente controlando a temperatura de reação, foi
possível obter nanoflores monodispersas de Pd com formas e tamanhos bem
definidos. Com base na morfologia do produto detectado, na cristalinidade
e em vários experimentos de controle, foi estabelecido um novo mecanismo
não clássico baseado nas teorias LaMer e DLVO. Neste procedimento, o
controle da temperatura permitiu ajustar a força iônica da solução (controle
da fração de íons Tetracloropaladato
e K+ presentes na solução), o que afetou as
etapas de fixação e agregação, levando as nanoflores de Pd com tamanhos e
morfologias controlados. Quando esses nanomateriais foram empregados como
nanocatalisadores para eletrooxidação de etanol, as nanoflores de Pd de 12 nm
foram o melhor catalisador em termos de atividade e potencial. No segundo
trabalho, foram empregados nanofios de MnO2 decorados com nanopartículas
de Ir(1, 2 por cento em peso) com 1,8 ± 0,7 nm para a reação de redução do oxigênio
(RRO). Foi observado que o nanohíbrido MnO2—Ir apresentou alta atividade
catalítica e estabilidade melhorada para RRO em relação a Pt/C comercial
(20 por cento em peso de Pt). O desempenho superior proporcionado pelo nanohíbrido
MnO2—Ir pode estar relacionado (i) à concentração significativa de espécies
reduzidas de Mn3+, levando ao aumento da concentração de vacâncias de
oxigênio em sua superfície; (ii) a presença de fortes interações metal-suporte,
nas quais o efeito eletrônico entre MnOx e Ir pode potencializar o processo
RRO; e (iii) a estrutura única composta por tamanhos ultrapequenos de Ir na
superfície do nanofio que permitem a exposição de superfícies/facetas de alta
energia, altas relações superfície-volume e sua dispersão uniforme. / [en] Faced with the global energy crisis, the search for efficient technologies
as substitutes for fossil fuels is increasingly incessant. Based on this premise,
this present work addresses the controlled synthesis of two nanomaterials that
were used as catalysts for energy conversion applications. Thus, the first work
describes the synthesis of Pd nanoflowers in a single reaction step by reducing
Tetrachloropalladate ion with hydroquinone. By simply controlling the reaction temperature,
it was possible to obtain monodisperse Pd nanoflowers with well-defined
shapes and sizes. Based on the detected product morphology, crystallinity and
several control experiments, a new non-classical mechanism based on LaMer
and DLVO theories was established. In this procedure, temperature control
allowed adjusting the ionic strength of the solution (control of the fraction of
Tetrachloropalladate ion and K+ ions present in the solution), which affected the fixation and
aggregation steps, leading to to Pd nanoflowers with controlled control. sizes
and morphologies. When these nanomaterials were employed as nanocatalysts
for ethanol electrooxidation, 12 nm Pd nanoflowers were the best catalyst in
terms of activity and peak potential. In the second work, MnO2 nanowires
decorated with Ir nanoparticles (1.2 percent by weight) measuring 1.8 ± 0.7 nm
were used for the oxygen reduction reaction (ORR). It was observed that the
MnO2—Ir nanohybrid showed high catalytic activity and improved stability
for ORR compared to commercial Pt/C (20 percent by weight of Pt). The superior
performance provided by the MnO2—Ir nanohybrid may be related to (i) the
significant concentration of reduced Mn3+ species, leading to an increase in
the concentration of oxygen vacancies on its surface; (ii) the presence of strong
metal-support interactions, in which the electronic effect between MnOx and
Ir can enhance the ORR process; and (iii) the unique structure composed
of ultrasmall sizes of Ir on the nanowire surface that enable the exposure of
high-energy surfaces/facets, high surface-to-volume ratios, and their uniform
dispersion.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:67914 |
| Date | 09 September 2024 |
| Creators | SCARLLETT LALESCA SANTOS DE LIMA |
| Contributors | ROBERTO RIBEIRO DE AVILLEZ |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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