Síntesis, caracterización y propiedades electroquímicas de nanotubos de óxido de cerio

Abstract

RESUMEN: La presente investigación tiene como propósito la síntesis de nanotubos de óxido de cerio, incorporándole nanopartículas de platino sobre la superficie, estos materiales serán evaluados en la reacción de evolución de hidrógeno (REH) y la reacción de reducción de oxigeno (ORR). La síntesis de los nanotubos de óxido de cerio se llevara a cabo utilizando nanotubos de carbono como templete por el método deposición fase liquida. Existen poco reportes de la obtención de nanotubos de óxido de cerio. El proceso de síntesis consiste en el uso de nanotubos de carbono funcionalizados como templetes mezclados en una solución de nitrato de cerio en un baño ultrasónico, procediendo a un ajuste de pH, lavado, secado y por ultimo un tratamiento térmico. La incorporación de nanopartículas de platino se llevara a cabo por el método deposición térmica, la cual consiste en la utilización de acetilacetonato como precursor, argón como gas de arrastre, esta reacción se llevara a cabo en un horno tubular. La caracterización estructural y morfológica se realizará mediante difracción de rayos x, microscopia electrónica de barrido, microscopia electrónica de transmisión, XPS y microscopia RAMAN. La medición se llevara a cabo en una celda electroquímica de tres electrodos, se utilizara una solución de H2SO4 0.5 M como electrolito, en este caso una malla de platino como un electrodo de trabajo, un electrodo de referencia de Hg/HgSO4 y el electrodo de trabajo estará constituido por los CeO2-NT. Posteriormente se realizara la determinación de la eficiencia en corriente y en voltaje de los materiales sintetizados que obtengan mejor desempeño electroquímico. Esto se llevara a cabo en un electrolizador prototipo tipo PEM y una celda combustible tipo PEM. ABSTRACT: We report the preparation and electrocatalytic properties of novel nanostructured catalysts consisting of highly dispersed platinum particles supported on ceria nanotubes (CeO2-NT). Platinum particles of about 4 - 8 nm in size were efficiently dispersed on the surface of CeO2-NT by thermal decomposition of Pt-acetylacetonate in vapor phase without any surface functionalization thanks to the presence of quinone functional groups on the as-prepared surface of CeO2-NT. Platinum content in the nanostructured catalyst was 10 and 20 wt%. The incorporation of platinum nanoparticles was carried out by the thermal deposition method, which consists in using as precursor acetylacetonate, argon as the carrier gas, this reaction is carried out in a tubular furnace. The structural and morphological characterization was performed using x-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, Raman microscopy and XPS. Linear voltammetry, cyclic voltammetry and the rotating disk electrode electrochemical techniques are used to the electrochemical evaluation of the material obtained. The measurement was carried out in an electrochemical cell of three electrodes, a solution of 0.5 M H2SO4 as the electrolyte, in this case a platinum mesh as a working electrode, reference electrode and the electrode Hg/HgSO4 be used work will consist of the CeO2-NT. Subsequently determining the current efficiency and voltage of the synthesized materials get better electrochemical performance was made. This was carried out on a prototype PEM electrolyzer and fuel cell PEM.