Síntese e caracterização de nanopartículas a base de platina como eletrocatalisadores para oxidação de metanol em meio básico

Abstract

Nanopartículas de platina com morfologia cúbica e orientação preferencial (100) suportadas em carbono, Pt/C (100), foram sintetizadas pelo método de redução de álcool, utilizando KBr como agente direcionador de forma. Adicionalmente, nanopartículas policristalinas suportadas em carbono, Pt/C, também foram sintetizadas. Os materiais foram aplicados como catalisadores frente a reação de eletro-oxidação de metanol em meio alcalino. Ademais, o efeito da adição de estanho à Pt (100) e Pt (produzindo PtSnO2/C (100) e PtSnO2/C, respectivamente) também foi estudado. A atividade catalítica dos materiais frente ao processo em questão foi investigada por meio de experimentos de voltametria cíclica e cronoamperometria. Análises realizadas por microscopia eletrônica de transmissão em modo varredura (STEM) possibilitaram obter imagens de campo escuro anular em alto ângulo (HAADF), as quais, mostraram nanopartículas cúbicas de platina, nos materiais sintetizados na presença de KBr, assim como o SnO2 dispersas sobre o material de carbono utilizado como suporte e em torno das nanopartículas de Pt. Nos padrões de difração de raios-x foram observados picos associados ao SnO2 cassiterita e picos atribuídos a platina referente a estrutura cúbica de face centrada. Os experimentos de voltametria cíclica mostraram que a densidade de corrente de pico frente ao processo de letro-oxidação do metanol obtido com o material Pt/C (100) foi cerca de 2,4, 2,1 e 1,1 vezes maior do que com Pt/C, PtSnO2/C e PtSnO2/C (100), respectivamente. A mesma tendência foi observada nos experimentos de cronoamperometria. A maior atividade catalítica da Pt(100) pode ser relacionada a cobertura das espécies hidroxil nesse domínio. O SnO2 aumenta a atividade catalítica da platina policristalina, provavelmente devido ao aumento de espécies hidroxil adsorvido providos pelo mesmo. Todavia, a presença de SnO2 junto a Pt (100) resultou em um decréscimo na atividade catalítica frente a eletro-oxidação do metanol. Esse fato pode estar relacionado ao excesso de hidroxil presente superfície do catalisador, o que poderia dificultar a adsorção de metanol na mesma, ou à cobertura da superfície de platina relacionada ao plano (100) pelo estanho.