Estudo da influência da configuração estrutural de compostos bimetálicos na oxidação de combustíveis utilizados em células a combustível - Bortoloti, Francielle [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020)
Com o intuito de ampliar as fontes de energia por meio de dispositivos eletroquímicos, as células a combustível, o desenvolvimento de eletrocatalisadores que sejam eficientes para a oxidação de combustíveis orgânicos, torna-se primordial. Porém, sabe-se que a eletrocátalise das reações de oxidação de combustíveis orgânicos é certamente, influenciada pelas características geométricas e eletrônicas do material anódico. O presente trabalho estudou a influência do ambiente químico do sítio de adsorção de PtSn sobre a atividade eletroquímica, frente à reação de oxidação de álcoois (etanol, etilenoglicol e glicerol) em meio alcalino. As nanopartículas de PtSn/C foram preparadas sob a configuração de intermetálico ordenado, liga metálica e core-shell suportados em carbono de alta área superficial e caracterizadas por Difração de Raios X, Energia Dispersiva de Raios X, Microscopia Eletrônica de Transmissão e Espectroscopia de Absorção de Raios X. Além disso, os materiais foram avaliados frente à reação de oxidação dos combustíveis pelas técnicas de voltametria cíclica e cronoamperometria. A partir dos resultados foram confirmadas a obtenção das estruturas cristalinas desejadas, na estequiometria 1:1, sendo ainda possível, verificar que o core-shell formado apresentou a configuração Sn@PtSn. O tamanho encontrado para os diferentes eletrocatalisadores PtSn/C, intermetálico ordenado e liga, foram de aproximadamente 2 nm, enquanto que para o core-shell foi o dobro. O material Sn@PtSn apresentou melhor desempenho em todos os testes eletroquímicos. Este fato foi relacionado a estrutura core-shell Sn@PtSn apresentar uma diminuição de ocupação da banda d na Pt, efeito diferente quando observadas as outras duas estruturas. Dessa forma, pode-se concluir que as nanopartículas com a mesma composição (PtSn), com arranjos estruturais distintos apresentaram diferentes propriedades eletrônicas e consequentemente respostas eletroquímicas diferentes quando avaliados frente à reação de oxidação de combustíveis orgânicos.

The development of efficient and stable electrocatalysts for organic fuels oxidation reaction is a crucial issue to the application of environmentally friendly electrochemical devices as fuel cells. The electrocatalysis of organic fuels oxidation reactions is surely influenced by the geometric and electronic properties of the anode materials. This work presents the investigation on the influence of the chemical environment around the adsorption surface site in PtSn materials on the alcohols electrooxidation in alkaline medium. PtSn/C nanoparticles were synthesized in three distinct configurations: ordinary alloy, ordered intermetallic and core-shell structure anchored in high surface area carbon support. The obtained materials were characterized by X Ray Diffraction, X Ray Energy Dispersive, Transmission Electron Microscopy and X Ray Absorption Spectroscopy. Furthermore, the synthesized materials were studied as anode materials towards the electrochemical oxidation of organic fuels in alkaline medium by means of the cyclic voltammetry and chornoamperometry techniques. The analysis of the collected data confirmed the aimed geometric structures and the core-shell material Sn@PtSn (ordered), in an atomic ratio 1:1 Pt to Sn. Alloy and ordered intermetallic were found to have about 2 nm diameter of the particle size while Sn@PtSn core-shell was found the double of the size. Core-shell material presented the best performance as used as anode for the electrooxidation of the ethanol, ethyleneglycol and glycerol since such performance was attributed to the lowest Pt d-band occupation that favored the adsorption processes of reactants, intermediates and products of the reactions. In conclusion, it was possible to assert that nanoparticle materials of same chemical composition, stoichiometry and particle size presented different electrochemical responses when essayed as anode for the electrochemical oxidation of organic fuels. This distinct performance was attributed to the influence of the structural arrangement of the nanoparticles.
The influence of the structural arrangement of bimetallic compounds towards the organic fuels oxidation reactions used in fuel cells.
Keywords: Pt-Sn; Estruturas; Eletrooxidação; Álcoois; Densidade Eletrônica; Structures; Electrooxidation; Alcohols; Electronic Density