Síntesis de nanoestructuras Pt/f-NTC y su evaluación electroquímica en la reacción de reducción de CO2

Abstract

RESUMEN: En este estudio se investigó la reacción de reducción de CO2 vía electroquímica utilizando electrocatalizadores conformados por nanotubos de carbono (NTC) y carbón vulcan, impregnados con partículas de Pt, obtenidos mediante el método de descomposición térmica. Este método consiste en la descomposición térmica de un reactivo metalorgánico en la superficie de los soportes de carbono. La descomposición es activada catalíticamente por la presencia de los grupos funcionales. En este trabajo se utilizó como reactivo metalorgánico, el acetilacetonato de platino (C10H14O4Pt). Los electrocatalizadores son nanoestructuras a las que se les ha denominado: Pt/NTC, Pt/f-NTC y Pt/C-Vulcan. El término f-NTC se refiere a nanotubos de carbono funcionalizados. Las nanoestructuras se caracterizaron estructural, química y morfológicamente mediante difracción de rayos X (DRX), espectroscopia FT-IR, microscopia electrónica de barrido (MEB) y espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS). La evaluación electroquímica se llevó a cabo en soluciones de ácido sulfúrico 0.5 M y acetato de sodio con metanol 0.5 M como electrolitos para evaluar la influencia del pH y la concentración en la reacción de reducción de CO2. Fueron empleadas técnicas electroquímicas como voltametría cíclica (VC), voltametría lineal (VL) y DEMS, con el propósito de comprender el comportamiento de los electrocatalizadores Pt/NTC, Pt/f-NTC y Pt/C-Vulcan en comparación con Pt/Etek comercial la reacción de reducción de CO2. Los resultados indican que las partículas de Pt incorporadas sobre NTC funcionarizados constituyen un material para la reducción electroquímica de CO2. Sin embargo su desempeño es muy cercano al que exhiben los materiales comerciales (Pt10/Etek). El desempeño electroquímico de las nanoestructuras Pt/NTC en la reducción electroquímica de CO2 está asociado al tamaño pequeño de las partículas de Pt y a su distribución uniforme sobre NTC. ABSTRACT: In this study the CO2 reduction reaction was investigated using electrochemical electrocatalyst formed by carbon nanotubes (CNT) and vulcan carbon impregnated with Pt particles, obtained by the thermal decomposition method. The method involves thermal decomposition of a metal organic reagent on the surface of the carbon supports. The decomposition is catalytically activated by the presence of functional groups. This work was used as metalorganic reactive platinum acetylacetonate (C10H14O4Pt). The electrocatalysts are nanostructures which have been referred to as Pt/NTC, Pt/f-NTC and Pt/C-Vulcan. The term f-NTC refers to functionalized carbon nanotubes. The nanostructures are structural, chemical and morphologically characterized by X-ray diffraction (XRD), FT-IR spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM) spectroscopy and X-ray photoelectron (XPS). The electrochemical evaluation was carried out in solutions of sulfuric acid and 0.5 M sodium acetate with 0.5 M methanol as electrolytes to evaluate the influence of pH and concentration on the CO2 reduction reaction. Were employed electrochemical techniques such as cyclic voltammetry (CV), linear voltammetry (LV) and DEMS, in order to understand the behavior of the Pt/CNT, Pt /f-CNT and Pt/C-Vulcan electrocatalyst compared to Pt/Etek trade the CO2 reduction reaction. The results indicate that Pt particles are incorporated on functionalized CNT material for electrochemical reduction of CO2. However its performance is very close to commercial materials exhibiting (Pt10/Etek). The electrochemical performance of the Pt/CNT nanostructures in the electrochemical reduction of CO2 is linked to the small size of the Pt particles and their distribution over CNT.