Formación y caracterización de nanopartículas y nanoestructuras metálicas soportadas para su uso en electrocatálisis

Durante el transcurso de esta Tesis Doctoral se estudió la formación por vía electroquímica y caracterización de siste-mas conformados por uno y dos metales, con potenciales propiedades catalíticas para la reacción de desprendimiento de hidrógeno. Los sistemas estudiados fueron Rh, Au y Rh/Au deposi...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: Schulz, Eduardo Nicolás
Otros Autores: Salinas, Daniel R.
Formato: tesis doctoral
Lenguaje:Español
Publicado: 2012
Materias:
Ingeniería química
Rodio
Carbono vítreo
Evolución de hidrógeno
Acceso en línea:http://repositoriodigital.uns.edu.ar/handle/123456789/2232
Aporte de:
Repositorio Institucional Universidad Nacional del Sur (UNS) de Universidad Nacional del Sur
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Evolución de hidrógeno
description Durante el transcurso de esta Tesis Doctoral se estudió la formación por vía electroquímica y caracterización de siste-mas conformados por uno y dos metales, con potenciales propiedades catalíticas para la reacción de desprendimiento de hidrógeno. Los sistemas estudiados fueron Rh, Au y Rh/Au depositados sobre sustratos de carbono vítreo, así como también Rh/Au(111). Para ello se utilizaron técnicas electro-químicas convencionales y de caracterización superficial, tales como microscopía STM y AFM. Las estructuras metálicas fue-ron depositadas a partir de soluciones acuosas en medio áci-do, conteniendo sales de dichos metales, sobre sustratos de CV y monocristales de Au(111), utilizando diversas técnicas de electrodeposición, como por ejemplo, la técnica del doble pulso de potencial, o el escalón simple de potencial. El sustra-to de CV fue sometido en algunos casos a procesos de acti-vación electroquímica, para estudiar el mejoramiento de las características de los depósitos metálicos respecto a los depósitos formados sobre sustratos sin pre-tratamiento.Prime-ramente, se analizó la cinética de nucleación y crecimiento de los nanocristales de Rh y/o Au sobre CV. La deposición del Rh sobre CV sin activación siguió un mecanismo distinto al obser-vado sobre CV pre-activado. En el primer caso se observó un mecanismo de nucleación 3D controlado por difusión, en tanto que en el segundo el mecanismo consistió en la formación inicial de islas 2D (nucleación 2D) a tiempos cortos, seguida de un mecanismo de nucleación 3D, controlado por difusión, a tiempos más largos. En este último caso, las imágenes de AFM mostraron un mejoramiento considerable en la estructura y cantidad de los depósitos de Rh obtenidos en iguales condi-ciones. Para la deposición de Au sobre CV, los resultados indi-caron un mecanismo de nucleación 3D,de tipo instantánea, controlado por difusión, mientras que para el sistema bimetá-lico Rh/Au/CV se observó un mecanismo de nucleación segui-do de un crecimiento rápido de los cristales formados. A fin de examinar las potenciales propiedades electrocatalíticas de los depósitos obtenidos, se eligió la reacción de desprendimiento de hidrógeno (HER). Dicha reacción es, a su vez, de alto inte-rés comercial debido a su aplicación en la producción de H2 como combustible para las celdas de combustible. Se realizó un estudio teórico, mediante simulación computacional con la Teoría del Funcional de Densidad de Estados (DFT), y la Teo-ría de Electrocatálisis de Santos-Schmickler, con el fin de es-tudiar la reactividad de monocapas de Rh sobre sustratos de Au(111) y Pd(111), hacia la (HER). De las simulaciones compu-tacionales obtenidas se pudo inferir que combinaciones bime-tálicas tendrían a priori mayor actividad catalítica hacia la HER. A su vez se pudo estudiar aspectos más profundos de la catálisis electroquímica relacionados con la interacción energé-tica de las bandas de orbitales d y energías de adsorción de hidrógeno para distintos recubrimientos, así como el efecto del solvente sobre la cinética de la reacción. Por último, se analizó cualitativamente el efecto electrocatalítico de las estructuras de Rh/Au/CV y Rh/Au(111), mediante la deter-minación de las curvas de Tafel aplicadas a la HER.
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