Utilização de nanoestruturas de Pt e Rh suportadas em diferentes substratos na eletro-oxidação de etanol

A depleção dos combustíveis fósseis fez surgir fontes alternativas de energia mais eficientes e limpas [1]. As células a combustível convertem a energia química de um combustível em energia elétrica e térmica, podendo ser utilizadas para consumo residencial, industrial, comercial ou para a propulsão de veículos. O carbono é o material mais utilizado como suporte devido a sua alta área superficial, alta condutividade elétrica e elevada porosidade [2], entretanto, este não auxilia na atividade catalítica servindo apenas como suporte mecânico, assim, o SnO2 surge como alternativa. O etanol é amplamente utilizado devido a sua baixa toxicidade, elevada energia (12 e- por molécula) durante a sua eletro-oxidação total e alta energia específica (8,01 kWh kg-1). Mesmo assim, a utilização do etanol como combustível ainda é um grande desafio. Dessa maneira, catalisadores de Pt-Rh vêm sendo estudados, pois há um consenso que o Rh é capaz de aumentar a eficiência do rompimento da ligação C-C do etanol resultando na oxidação completa do álcool. Neste trabalho foram sintetizadas nanopartículas de Pt e Rh suportadas em pó de carbono e em partículas de SnO2, por uma nova metodologia híbrida entre nanofios e casca-núcleo, via redução química por ácido fórmico para a eletro-oxidação de etanol em meio ácido. O SnO2 foi sintetizado a partir de cloreto de estanho e PVA. Os catalisadores foram sintetizados mantendo constantes a proporção de metal/suporte em 40% e 60% e a proporção atômica em 3:1, sendo denotados como Pt3Rh1/C e Pt3Rh1/SnO2. A reação de oxidação foi estudada por voltametria cíclica, curvas de polarização e cronoamperometrias, além disso, foram realizados testes acelerados de estabilidade (1000 ciclos à 50 mV s-1). A caracterização físico-química foi feita por difratometria de raios X e por microscopia eletrônica de transmissão. Os catalisadores foram eficientes frente à oxidação eletroquímica de etanol em meio ácido. Nos testes de estabilidade, os catalisadores apresentaram uma redução de ~78% em suas áreas eletroativas entre o primeiro e o milésimo ciclo, apresentando, baixa durabilidade sob essas condições. Entretanto, os catalisadores Pt3Rh1/C e Pt3Rh1/SnO2 apresentaram potenciais de início de oxidação de ~0,48 V e ~0,47 V, respectivamente, enquanto que no catalisador Pt/C comercial foi de ~0,61 V, mostrando que a mudança de morfologia e substrato influencia diretamente a atividade de oxidação.