Estudio de fenómenos interfaciales en la reacción de electro-oxidación de metanol mediante nanoestructuras metálicas sintetizadas vía organometálicos

Abstract

RESUMEN: En el presente trabajo se sintetizó la serie de catalizadores mono y bimetálicos de Pd, Pd7Ni3, Pd5Ni5 y Pd3Ni7 vía precursores organometálicos con el método de desplazamiento de ligandos. Las nanopartículas de Pd y Pd-Ni fueron soportadas sobre carbón vulcan obteniendo los catalizadores anteriormente mencionados con el fin de estudiar la influencia de la incorporación del Ni a la estructura del catalizador con Pd y observar el efecto en la actividad electrocatalítica en la reacción de electro-oxidación de metanol. Los materiales se sintetizaron para su aplicación como material de electrodo en celdas de combustible, por lo cual se evaluaron electroquímicamente en la reacción de oxidación de metanol en medio alcalino con KOH como electrolito soporte. La caracterización estructural por difracción de rayos X (DRX) nos confirma la presencia de nanopartículas en la superficie del soporte. De igual manera, los análisis de espectrometría de fotoelectrones inducidos por rayos X (XPS) validan la presencia de nanopartículas metálicas de Pd y PdNi y las proporciones reales de cada elemento. Se realizó tratamiento térmico a los electrocatalizadores para eliminar el estabilizante remanente de la síntesis, el cual causaba interferencia en las evaluaciones electroquímicas, presentando inestabilidades y una menor eficiencia. La evaluación electroquímica mostró una mejora en la actividad electrocatalítica de los sistemas bimetálicos de PdxNiy en comparación con el Pd monometálico sintetizado por la misma vía, con una dependencia en la relación Pd:Ni, por lo cual no todas las aleaciones eran favorables para la reacción estudiada. El catalizador Pd3Ni7/C presentó una mayor corriente de pico en la oxidación del metanol y mejora en los valores de potencial en el que se lleva a cabo la reacción. Para todos los catalizadores se observó que a bajas velocidades de 2 barrido en los análisis de voltamperometría cíclica predomina el fenómeno de migración y a altas velocidades el fenómeno de difusión. Los resultados obtenidos en este trabajo muestran que el catalizador Pd3Ni7/C de dimensiones nanométricas es una alternativa prometedora para la reacción de electro-oxidación de metanol en medio alcalino.