Surface Characterization and Electrocatalytic Properties of the Ti/Ir0.3Ti(0.7-x)Pb x O2-Coated Electrodes for Oxygen Evolution Reaction in Acidic Media

Abstract

Neste trabalho é feita uma investigação sistemática de caracterização morfológica e da atividade eletrocatalítica de eletrodos de Ti revestidos com camadas de Ir 0.3 Ti (0.7-x) Pb x O 2 (0 £ x £ 0,7), usando a reação de desprendimento de oxigênio (RDO), em meio de H 2 SO 4 0,5 mol dm -3 , como modelo. Os eletrodos foram preparados pela decomposição térmica de IrCl 3 , TiCl 3 e Pb(NO 3 ) 2 a 600 °C por 1 h usando Ti como suporte. A difração de raios-X mostrou que a camada é cristalina e permitiu identificar a presença dos correspondentes óxidos nas camadas. A caracterização da morfologia superficial das amostras, antes e após uso sob desprendimento de oxigênio (experimento de Tafel), foi feita por microscopia eletrônica de varredura (MEV). As análises das micrografias mostram que a RDO promove a dissolução da camada de óxido, indicando que o mecanismo de desativação destes eletrodos está associado à dissolução da camada. Os voltamogramas cíclicos obtidos em H 2 SO 4 0.5 mol dm -3 a 20 mV s -1 , à temperatura ambiente, mostram que o par redox Ir 3+ /Ir 4+ controla a eletroquímica superficial dos eletrodos. Os valores de carga anódica são relacionados à área ativa dos eletrodos e mostram que esta aumenta com teor de Pb na camada, atingindo um máximo em 50% de Pb. Após a RDO, a área superficial das camadas aumenta. Os valores dos coeficientes de Tafel são independentes do teor de Pb na camada com valores de aproximadamente 60 mV decada -1 , sugerindo que somente sítios de Ir são ativos para a RDO. Os valores de corrente normalizadas (i/q a ) mostram alguma inibição da RDO quando TiO 2 é substituído por PbO 2 , sugerindo que esse óxido pode ser uma boa escolha para melhorar a seletividade do sistema. A ordem de reação com relação à concentração de íons H + é zero a sobrepotencial e força iônica constantes. Os valores da inclinação de Tafel e ordem de reação indicam que a RDO ocorre por um único mecanismo.In this work a systematic investigation was carried out of the surface characterization and electrocatalytic activity of Ti/Ir 0.3 Ti (0.7-x) Pb x O 2 -coated electrodes (0 £ x £ 0.7), using the oxygen evolution reaction (OER) in 0.5 mol dm -3 H 2 SO 4 as model. The electrodes were prepared by thermal decomposition of IrCl 3 , TiCl 3 and Pb(NO 3 ) 2 at 600 °C for 1 h using Ti as support. X-ray diffraction shows that the layers are crystalline and that the corresponding metal oxides are present. The surface morphology of the samples, before and after use under extensive oxygen evolution (Tafel experiment), was characterized by Scanning Electron Microscopy and the micrograph analyses show that the OER promotes the dissolution of the oxide layer. The redox processes occurring on the surface were characterized by cyclic voltammetry at 20 mV s -1 in 0.5 mol dm -3 aqueous H 2 SO 4 , at room temperature, and were controlled by the Ir 3+ /Ir 4+ couple. The measured anodic voltammetric charge is related to the active area of the electrode showing that the replacement of TiO 2 by PbO 2 increases the surface area with the highe...

Formaldehyde Oxidation on a DSA-Type Electrode Modified by Pt or PbO[sub 2] Electrodeposition

“…27,29,30 PbO 2 has also been used as a third component of the DSA material to prepare active electrocatalysts. 31,32 Furthermore, this oxide has a high overpotential for OER. 33 Electrodes with nominal composition Ti-Pt/PbO 2 prepared by thermal electrodeposition increased the oxidation performance in the case of phenol.…”