Neste estudo, a reação de oxidação de etanol (EOR) foi investigada usando materiais nanoestruturados ternários compostos de IrPtSn/C nas proporções em massa Ir:Pt:Sn de 60:30:10, 60:20:20 e 60:10:30, preparados pelo método de precursores poliméricos e comparados com o eletrocatalisador de origem comercial PtSn/C E-TEK. A caracterização por difratometria de raios-X foi utilizada para obter informações acerca da estrutura dos materiais e a microscopia eletrônica de transmissão mostrou que os tamanhos médios das partículas variaram de 5 até 7 nm. A atividade eletrocatalítica foi investigada empregando experimentos cronoamperométricos em 0,5 V vs. RHE e através da espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier no modo de refletância total atenuada (FTIR-ATR) in situ. Baseado nos experimentos de FTIR-ATR in situ, observou-se que o melhor material IrPtSn/C 60:20:20 levou à formação de acetaldeído em altas intensidades e CO2 em baixas intensidades. Utilizando-se o material IrPtSn/C 60:20:20, foi possível diminuir a quantidade de platina em ca. 73% em comparação com o eletrocatalisador PtSn/C E-TEK, tendo um aumento de ca. 282% na densidade de corrente nos experimentos cronoamperométricos.

In this work, the ethanol oxidation reaction (EOR) was investigated using ternary nanostructured materials composed of IrPtSn/C in mass proportions of Ir:Pt:Sn at 60:30:10, 60:20:20 and 60:10:30, prepared with a polymeric precursor method and compared with commercial electrocatalyst PtSn/C E-TEK. X-ray diffractometry was used to obtain information about the structure of the material. The transmission electron microscopy showed particle sizes of 5-7 nm. The electrocatalytic activity was investigated using chronoamperometry experiments at 0.5 V vs. RHE and by in situ Fourier transform infrared spectroscopy by attenuated total reflectance (FTIR-ATR) experiments. From in situ FTIR-ATR experiments, it can be seen that using the best material IrPtSn/C 60:20:20, the acetaldehyde was produced at high intensities and CO2 at lower intensities. The use of IrPtSn/C 60:20:20 materials became possible to diminish the Pt fraction to ca. 73% in comparison to the PtSn/C E-TEK electrocatalyst, with an improvement of ca. 282% in the current density of the chronoamperometric experiments.

Este estudo investiga o efeito promotor de anodos eletrocatalisadores do tipo PtSnIr/C (1:1:1), preparados pelo método de precursor polimérico, na reação de oxidação de etanol em uma célula a combustível de etanol direto (DEFC). Todos os materiais usados foram metal 20% m/m com relação a carbono. Análise por espectroscopia fotoelétrica de raios X (XPS) mostrou a presença de Pt, PtOH2, PtO2, SnO2 e IrO2 na superfície do eletrocalisador, indicando uma possível estrutura de partícula revestida. Análise por difratometria de raios X (XRD) indicou Pt e Ir metálicos assim como a formação de uma liga com Sn. Utilizando eletrocatalisadores do tipo PtSnIr/C preparados para este estudo com quantidades de Pt duas vezes menor que em eletrocatalisadores do tipo PtSn/C E-tek, foi possível obter a mesma densidade de potência máxima encontrada para o material comercial. O produto de reação principal foi ácido acético provavelmente devido a presença de óxidos, neste caso o mecanismo bifuncional é predominante, mas um efeito eletrônico não deve ser descartado.

This study investigates the promoting effect of PtSnIr/C (1:1:1) electrocatalyst anode, prepared by polymeric precursor method, on the ethanol oxidation reaction in a direct ethanol fuel cell (DEFC). All of the materials used were 20% metal m/m on carbon. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis showed the presence of Pt, PtOH2, PtO2, SnO2 and IrO2 at the electrocatalyst surface, indicating a possible decorated particle structure. X-ray diffractometry (XRD) analysis indicated metallic Pt and Ir as well as the formation of an alloy with Sn. Using the PtSnIr/C electrocatalyst prepared here with two times lower loading of Pt than PtSn/C E-tek electrocatalyst, it was possible to obtain the same maximum power density found for the commercial material. The main reaction product was acetic acid probably due to the presence of oxides, in this point the bifunctional mechanism is predominant, but an electronic effect should not be discarded.

The oxygen reduction reaction was studied in alkaline media using manganese oxides obtained from spent batteries as electrocatalysts. Three processes were used to recover manganese oxides from spent batteries. The particles obtained were in the range from 8 to 11 nm. The electrochemical experiments indicated a good electrocatalytic activity toward oxygen reduction using the different samples and showing approximately a direct transference of 4 electrons during the process. Even though all the processes were efficient, the best result was observed for the prepared sample using reactants of low cost.

This paper reports the development of multiple square wave voltammetry and the possibilities of its use for electroanalytical determinations of organic and inorganic compounds with the improvement of the signal-to-noise ratios and detection limits 2-3 orders of magnitude lower than those obtained with conventional square wave voltammetry. The theoretical aspects and analytical applications were demonstrated as an increased analytical response (current) and application of different pulse modes for different redox processes. Preliminary results obtained for several redox systems using different electrode surfaces are shown, demonstrating also that MSWV represents an excellent alternative for the determination of ultra-traces of organic and inorganic compounds.

RESUMO Com o objetivo de aprofundar investigações anteriores, foram realizadas modificações superficiais diretas em eletrodos de diamante dopados com boro (DDB), com óxidos metálicos (PtOx, RuO2, IrO2 e PbO2) e com alguns compósitos mistos, utilizando a técnica Sol-Gel. Estes materiais foram estudados por microscopia de força atômica (MFA) e os resultados indicaram a formação de sítios de deposição heterogênea. Técnicas eletroquímicas foram utilizadas para estabelecer a atividade catalítica para a reação de desprendimento de oxigênio (RDO) e para reação de oxidação de etanol em meio ácido utilizando os compósitos de PtOx e PtOx-RuO2. Testou-se ainda a estabilidade de um depósito de PtOx, recoberto por um filme de Nafion®, por meio de operação contínua de longa duração. Estudos de voltametria cíclica comparativa mostraram que a área superficial ativa dos novos materiais mudou consideravelmente com o método de modificação proposto. O eletrodo de IrO2/BDD mostrou o melhor desempenho para a RDO, iniciando o processo de oxidação em ~ 1.4 V vs. HESS, valor este 200 mV menor do que o observado sobre um eletrodo de PtOx/BDD. Foi observada uma pequena perda da atividade do eletrodo de PtOx/BDD (6%) depois de realizada eletrólise de 4 horas, enquanto que 1000 ciclos voltamétricos deixaram a superfície praticamente inalterada. Os estudos realizados mostram que as atividades satisfatórias dos eletrodos preparados pelo método Sol-Gel podem constituir ferramentas interessantes de pesquisa, visando principalmente a utilização destes materiais em aplicações práticas.

Continuing previous investigations, direct surface modifications of boron-doped diamond (BDD) electrodes with metal oxides (PtOx, RuO2, IrO2 and PbO2) and with some mixed composites were carried out by the Sol-Gel technique. The materials were studied by atomic force microscopy (AFM) to determine their surface topologies and by electrochemical techniques to establish the catalytic activity towards the oxygen evolution reaction (OER) and also, for the PtOx and PtOx-RuO2 composites, the ethanol oxidation reactions in acid media. The stability of PtOx coating covered by a Nafion® film was also tested by long-term operation. The AFM results indicated sites of heterogeneous deposition and the electrochemical studies demonstrated that the active surface area changed considerably with the proposed method of modification. The IrO2/BDD electrode showed the best performance to the OER with the onset of the oxidation current at ~1.4 V, a value 200 mV lower than for the PtOx/BDD electrode. The enhanced stability of PtOx/BDD electrodes achieved by the application of a Nafion® film and already reported in acid media was further proved using the ethanol oxidation reaction. Only a small loss of activity (6%) was observed after 4-hours electrolysis while one-thousand voltammetric cycles left the surface practically unchanged. In addition, preliminary studies for the same reaction on PtOx/BDD and PtOx-RuO2/BDD electrodes demonstrated the excellent activity of these mixed Sol-Gel coatings on the BDD surface and the possibility of further investigations for practical applications.