Pd/Ti electrocatalysts intechnological significance reactions

Abstract

Nuestro objetivo es presentar sistemas, tecnológicamente importantes, que operen como futuros electrocatalizadores en la detección de contaminantes o en celdas de combustible. Así, nanoelectrodos de Pd/Ti, se aplican en la detección de Cr(VI) en electrolitos ácidos, en la reacción de reducción de oxigeno(RRO) y en la electrooxidación de alcoholes(EOA) en medio alcalino. Los electrodos de Pd/Ti y Pd/GC(d=3mm) fueron preparados a potencial constante desde( +0.1V hasta -0.9 V). Los materiales se caracterizaron por difracción de rayos X, microscopia de barrido electrónico. La respuesta de los nanoelectrodos Pd/Ti, en la reducción de oxigeno se analizó a distintas velocidades de barrido donde se observó control difusional en las propiedades cinéticas, con un D = 2 E-5 cm2/s, para n= 4e- en medio alcalino donde la actividad fue mayor. La eficiencia de los electrodos para la reducción de oxigeno en ambos medios fue: PdTi(+0.1) = PdTi(-0.3V)>PdTi(-0.9V). La reducción de Cr(VI) con los nanoelectrodos de Pd/Ti a +0.58 V vs Ag/AgCl en H2SO4 0.1M, mostró buena correlación líneal entre 0.019 - 0.69 mM de Cr(VI). Estudios de velocidad de barrido, indicaron control difusional con un Dp= 2 10-5cm2/s y n= 3e- en la reducción de Cr(VI). La voltametria de pulso diferencial detectó desde 0.5 a 1.5uM de Cr(VI). La oxidación de pequeñas moléculas de alcohol en medios alcalinos, analizada por curvas Tafel, señaló que el orden de actividad de electrooxidación del alcohol (Eonset) en los electrodos de Pd/Ti es etanol = n-propanol > etilenglicol. La adición consecutiva de alcohol en un rango de concentración 3.5-90 mM en NaOH 0.05M, indicó un orden de actividad de los electrodos PdTi(+0.1V)= PdTi(-0.3V)>PdTi(-0.9V). La eficiencia de los nanoelectrodos de Pd/Ti, fue mayor que el electrodo modificado Pd/GC, en las reacciones de interés.

Our goal is to present technologically important systems operating as future electrocatalysts into processes of remediationto environment or in fuel cell. Thus Pd/Ti nanoelectrodes , are applied i.e in the chromate contaminant detection in acid electrolytes; or in the oxygen reduction reaction (ORR) or the alcohols oxidation reaction (AOR) in alkaline electrolyte. Pd/Ti electrodes were prepared at constant potential: +0.1V, -0.3V or -0.9 V by 300sec, from 5mM K2PdCl4solution onto Ti blade. Comparatively a modified Pd/GC(=3mm) electrode was prepared at +0.1V by 200sec. The materials were characterized by X-ray diffraction, and scanning electron microscopy. The response of Pd/Ti nanoelectrodes, by Cr(VI) detection, oxygen reduction , and the ethanol, n-propanol, ethylene glycol oxidation (AOR), was analyzed in function of analyte concentration, evaluating also the existence of diffusion control in electroactivity properties. The oxygen reduction wave at -0.4 V in NaOH 0.05M gave a current density two times than that measured at +0.4V in H2SO40.1M, and theorder of sensitivity was PdTi(+0.1) PdTi(-0.3V)PdTi(-0.9V) electrode. The small alcohol molecules oxidation in oxygen saturated alkaline environment showed by Tafel curves, the activity orderof alcohol electro oxidation(Eonset)on Pd/Ti electrodes is ethanol n-propanol >ethylene glycol.Also, upon crescent addition alcohol concentration a linear range between 3.5-90 mM alcoholin NaOH 0.05M,indicated an order activity PdTi(+0.1V) PdTi(-0.3V)>PdTi(-0.9V) electrodes. The reduction wave of Cr(VI) with Pd/Ti electrodes was near +0.57 V in H2SO4 0.1M , and the calibration curve calculated between 0.019 -0.69 mM Cr(VI) gave a good linear correlation.The lowest sensitivity was 0.5-1.5MCr(VI). The performance (i.e sensitivity, resolution, stability)of Pd/Ti nanoelectrodes, was better when compared with a modified Pd/GC electrode, in the interest reactions.