Estudo da substituição de TiO2 por Ta2O5 em eletrodos binários de óxido de rutênio: preparação, caracterização eletroquímica e investigação estrutural e morfológica. / Study of the substitution of TiO2 for Ta2O5 in binary oxide ruthenium electrodes: preparation, electrochemical characterization and structural and morphologic investigation.

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2002

RESUMO

Neste trabalho estudou-se a influência da substituição de TiO2 por Ta2O5 nas propriedades estruturais e eletrocatalíticas do sistema RuO2/Ta2O5. Uma investigação sistemática das propriedades estruturais, morfológicas, eletroquímicas e eletrocatalíticas para a produção de O2 em meio ácido foi conduzida usando ânodos de composição nominal Ti/(x)RuO2(1 – x)Ta2O5 (x = 0,1; 0,3; 0,5; 0,8), preparados por decomposição térmica (450 e 500 oC por 1h sob fluxo de 5 L min-1 de O2) das misturas precursoras preparadas em isopropanol (Aldrich). Os sais de cloretos precursores foram (RuCl3.xH2O e TaCl5 – Aldrich). Análises da composição e da morfologia da camada de óxidos foram feitas antes e após os testes acelerados de vida (TAV), através das técnicas de EDX (Energia dispersiva de raios-X) e MEV (Microscopia eletrônica de varredura) respectivamente. A microscopia mostrou estrutura de “barro-rachado” para a maioria dos filmes. As análises de EDX evidenciaram uma redução do conteúdo do Ru após o TAV. Os dados sobre a estrutura foram obtidos por DRX (Difração de raios-X) e mostraram forma rutílica para o RuO2 e ortorrômbica para Ta2O5. Os voltamogramas cíclicos deste sistema em meio ácido (0,5 mol dm-3 de H2SO4) apresentaram as bandas características da dupla Ru(III) / Ru(IV). Em baixos sobrepotenciais, o coeficiente de Tafel, b, apresenta valores entre 40 mV e 60 mV. Os valores de resistência ôhmica (0,5 – 2,0 W) sugerem que a queda ôhmica do sistema pode ser atribuída principalmente à resistência da solução. A atividade eletrocatalítica apresentou uma forte dependência em relação ao conteúdo de RuO2 no filme, aumentando conforme o aumento da quantidade de RuO2 na composição. A estabilidade do sistema foi avaliada pelo TAV, utilizando eletrólise a corrente constante (750 mA cm-2 e T = 80 oC em solução de H2SO4 0,5 mol dm-3). As análises dos resultados mostraram uma relação entre o tempo de operação do eletrodo e a quantidade do componente ativo (RuO2). A substituição de titânio por tântalo (x = 0,5) apresentou uma melhora considerável (54%) no tempo de operação destes óxidos. Estes resultados apontam o sistema Ru/Ta como um recobrimento bastante promissor para operação em condições drásticas.

ASSUNTO(S)

óxidos de rutênio e tântalo morphology teste acelerado de vida ruthenium and tantalum oxide accelerated test life morfologia

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