Estudio Electroquímico y Propiedades Electrocatalíticas de Nanopartículas de Metales de Transición
Electrochemical Study And Electrocatalytic Properties Of Transition Metal Nanoparticles
| dc.creator | Bullón Castillo, Mary Carmen | |
| dc.date | 2017-11-15T16:20:16Z | |
| dc.date | 2017-11-15T16:20:16Z | |
| dc.date | 2017-11-15 | |
| dc.date.accessioned | 2022-10-28T01:28:24Z | |
| dc.date.available | 2022-10-28T01:28:24Z | |
| dc.identifier | http://hdl.handle.net/10872/17099 | |
| dc.identifier.uri | https://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/4950608 | |
| dc.description | En este trabajo se presentan los resultados obtenidos para la electrosíntesis de nanopartículas bimetálicas de RhPt, RhPd, RhRu y RhCo utilizando las técnicas de cronoamperometría y cronopotenciometría. También se realizó el estudio electrocatalítico de la oxidación de metanol y/o ácido fórmico sobre los sistemas nanométricos, utilizando para ello la voltamperometría cíclica (VC) y espectroscopía de impedancia electroquímica (EIE). Los materiales obtenidos fueron caracterizados por las técnicas: microscopía electrónica de transmisión convencional (MET), microscopía electrónica de transmisión de alta resolución (HRTEM), análisis elemental mediante EDX y voltamperometría cíclica (VC), para determinar su morfología, composición química, tamaño y comportamiento electroquímico. Los resultados obtenidos confirman que la técnica electroquímica es una alternativa para la obtención de nanopartículas monometálicas y bimetálicas, partiendo de sales de los metales de interés en presencia de sales de bromuro de tetraalquilamonio como agente estabilizante. También se encontró que la distribución de tamaño de las nanopartículas obtenidas depende del potencial o la corriente aplicada durante la síntesis, lo que está en concordancia con lo reportado en la bibliografía, es decir que al aumentar el potencial y/o la corriente, disminuya el tamaño de las partículas. En general, la forma de las nanoestructuras sintetizadas en este trabajo corresponde a partículas dispersas y aglomerados, los cuales en algunos casos presentan arreglos del tipo dendritas y/o jaula (cage). Las estructuras de rodio-platino formadas pueden ser nanopartículas en las que los tamaños varían entre 2 y 30 nm y aglomerados de partículas que llegan a los 200 nm. Las nanopartículas sintetizadas a -0,6 V/ENH y -5,0 mA/cm2 presentaron las fases bimetálicas puras (RhPt), es decir, no se detectaron fases oxidadas. Para las estructuras de rodio y paladio sintetizadas los tamaños de partícula están entre 1 y 5 nm, encontrando fases monometálicas puras en las nanopartículas sintetizadas a -1,0 mA/cm2. Para el par rodio- rutenio se obtuvieron partículas con tamaños menores de 10 nm y en algunos casos aglomerados mayores de 100 nm. En la mayoría de los casos se encontraron fases oxidadas (Ru0.5Rh0.5O2 , RuO2 y/o RhO2) . Para el sistema rodio cobalto el tamaño de las nanopartículas sintetizadas varió entre 2 y 70 nm, con aglomerados de partículas de 300 nm de tamaño. Las fases presentes en estos sistemas son bimetálico oxidado (CoRhO4) y cobalto metálico. Para la caracterización electroquímica, cuando el estabilizante es eliminado de las nanopartículas mediante el tratamiento térmico, se mejoran las señales de los procesos de oxidación y reducción de las nanopartículas. Las nanopartículas de RhPd, RhRu y RhCo no presentaron actividad electrocatalítica frente a la oxidación de metanol, a diferencia de las nanopartículas de RhPt. De este último par, aquellas sintetizas a -0,4 V/ENH en medio acuoso y con bromuro de tetrapropilamonio como estabilizante y electrolito tienen el mejor comportamiento electrocatalítico; y cuya composición elemental fue 42,90/43,95% (Pt/Rh) y tamaño promedio de partícula de 21,6 nm. La actividad electrocatalítica de las nanopartículas de RhRu y RhCo en la oxidación del ácido fórmico depende del tamaño y la composición superficial de las mismas. Los resultados obtenidos por EIE nos permitieron confirmar que los procesos electrocatalíticos, en la oxidación del ácido fórmico y metanol, ocurren por intermediarios de reacción adsorbidos en la superficie del electrodo In this paper we present the results obtained for the electrosynthesis of bimetallic nanoparticles RhPt, RhPd, RhRu and RhCo using the chronoamperometry and chronopotentiometry techniques. We also performed the electrocatalytic oxidation of methanol and / or formic acid on nanoscale systems using cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Morphology, chemical composition, size, and electrochemical behavior of this nanoestrutured were analyzed by: transmission electron microscopy (TEM), high resolution transmission electron microscopy (HRTEM), energy-dispersive X-rays analysis and cyclic voltammetry (CV). The obtained results confirm that the electrochemical technique is an alternative for obtaining mono-and bimetallic nanoparticles, starting from salts of the metals of interest in the presence of tetraalkylammonium bromide salts as the stabilizing agent. We also found that the nanoparticles size distribution obtained depends on the potential or current applied during synthesis, which is in agreement with that reported in the literature, ie to increase the potential and / or current, decrease the particle size. In general, the shape of the nanostructures synthesized in this work relates to dispersed particles and agglomerates, which in some cases exhibit dendrite type arrangements and / or cage. The sizes of the synthesized rhodium-platinum nanoparticles can vary between 2 and 30 nm and agglomerated particles as 200 nm. The nanoparticles synthesized at -0.6 V / ENH and -5.0 mA/cm2 showed pure bimetallic phases (RhPt), namely, oxidized phases were not detected. For rhodium-palladium nanoparticles sizes are between 1 and 5 nm, finding monometallic pure phases in the nanoparticles synthesized at -1.0 mA/cm2. The rhodium-ruthenium particles were obtained with sizes less than 10 nm and in some cases agglomerates greater than 100 nm. In most cases there was oxidized phases (Ru0.5Rh0.5O2, RuO2 and / or RhO2). For rhodium-cobalt system the size of the synthesized nanoparticles varied between 2 and 70 nm, with agglomerates of 300 nm in size. The phases present in such systems are bimetallic oxidized (CoRhO4) and cobalt metal. Electrochemical characterization shows better processes signal for oxidation and reduction of nanoparticles when the stabilizer is removed by heat treatment. RhPd, RhRu and RhCo nanoparticles had no electrocatalytic activity for methanol oxidation, unlike RhPt nanoparticles. For the last pair, the nanoparticles synthesized at -0.4 V / ENH in aqueous medium and tetrapropylammonium bromide as stabilizer and electrolyte, showed better electrocatalytic corresponding to the elemental composition of 42.90 / 43.95% (Pt / Rh ) and average particle size of 21.6 nm. The electrocatalytic activity of nanoparticles of RhRu and RhCo for the formic acid oxidation depends on the size and surface composition thereof. The results obtained by EIS allowed us to confirm that electrocatalytic processes, in the oxidation of formic acid and methanol reaction intermediates occur by adsorbed on the electrode surface. | |
| dc.language | es | |
| dc.subject | electrosíntesis | |
| dc.subject | nanopartículas | |
| dc.subject | electrocatalísis | |
| dc.title | Estudio Electroquímico y Propiedades Electrocatalíticas de Nanopartículas de Metales de Transición | |
| dc.title | Electrochemical Study And Electrocatalytic Properties Of Transition Metal Nanoparticles | |
| dc.type | Thesis |