Síntese de nanopartículas de Pt(100) preferencialmente orientadas e diretamente suportadas em Carbono para Células a Combustível de Etanol Direto

DEFCs tem dispertado grande interesse nas últimas décadas por utilizar um combustível (o etanol) renovável, não tóxico e ser um produto estratégico no contexto nacional. Contudo, a quebra da ligação C-C para a completa eletro-oxidação a CO2 e a formação de intermediários que envenenam os catalisadores são os principais desafios na busca de materiais mais efetivos1. Estudos tem mostrado que a morfologia dos catalisadores influenciam diretamente na atividade/seletividade da eletro-oxidação de etanol. Nanopartículas preferencialmente orientadas de Pt(100) são mais seletivas para CO2 que Pt(111) e Pt(110)2. Utilizando KBr como agente direcionador de superfície de Pt, a redução de H2PtCl6 foi realizada sobre carbono em refluxo térmico a 150°C. Diferentes tamanhos de partícula foram obtidos ao sistematizar a injeção de H2PtCl6. Aglomerados com forma cúbica de 50 nm foram obtidos quando injetou-se em uma solução etileno glicol/água H2PtCl6 e KBr simultaneamente (Pt/C 100), conforme visto na micrografia eletrônica de transmissão (MET) da Fig.1a. Buscando diminuir o tamanho das partículas adotou-se uma estratégia de criação inicial de sementes de crescimento, na qual injetou-se primeiramente 10wt% de H2PtCl6 e KBr seguidos dos 90wt% complementar de H2PtCl6. Partículas menores e em dois domínios de tamanho (cerca de 6 e 20 nm) foram obtidas. Mantendo a mesma estratégia de sementes, 30wt% H2PtCl6, seguida da adição de KBr e, posteriormente, 70wt% H2PtCl6, obteve- se cubos de 8 nm bem dispersos (Fig.1c). A Fig.1d revela que os cubos anteriores são formados de planos Pt(200), referentes ao espaçamento interatômico de 1,99Å da Pt. Aplicando estes materiais como ânodos de uma DEFC unitária (e Pt/C comercial no cátodo), observou-se valores de potencial de circuito aberto semelhantes (entre 500- 550 mV), mas diferentes densidades de potência, sendo que o catalisador Pt/C 30.70 forneceu 18 mWcm-2, valor 35% maior do que o apresentado pelo Pt/C policristalino (sintetizado sem KBr), indicando uma atividade superior material cúbico. Além disso, avaliando os produtos da DEFC por cromatografia a gás (não mostrado), diferentes seletividades dos produtos foram observadas, sendo maior a seletivid de para CO2 do