Otimização da resposta eletrocatalítica apresentada por eletrodos modificados por ligas Ni/Cu e Ni/Co

Orientador : Prof. Dr. Marcio VidottiCo-orientadora : Profª Drª Noemi NagataDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa: Curitiba, 21/02/2013Inclui referênciasResumo: Este trabalho refere-se a deposição de ligas metálicas de Ni/Cu e Ni/Co sobre a superfície de eletrodos visando o desenvolvimento de materiais eletrocatalíticos. As ligas Ni/Cu foram obtidas por dois métodos diferentes: na primeira a deposição foi realizada sobre eletrodos de cobre, sendo este a fonte de íons Cu2+ em uma solução eletrolítica contendo íons Ni2+, e a segunda, ocorre por redução direta dos íons sobre superfície de eletrodo de platina a partir de sais de sulfato. A conversão das ligas metálicas para a forma eletrocatalítica do material foi realizada por voltametrias cíclicas em meio alcalino. Diferentes parâmetros experimentais foram estudados, tais como, tempo de deposição e proporção de níquel e cobre ou níquel e cobalto na formação das ligas. Os eletrodos modificados foram caracterizados por técnicas eletroquímicas e espectroscópicas, além de MEV. O desempenho eletrocatalítico dos eletrodos modificados foi estudado utilizando a glicose como substrato. Eletrodos modificados por Ni/Co também foram estudados, empregando a otimização multivariada, através de um planejamento fatorial 22 com ponto central, que possibilitou determinar o melhor material nessa região de estudo para determinação de glicose, sendo o tempo de deposição de três segundos na proporção 55 Ni:45 Co mol/mol. A caracterização eletroquímica mostrou que a formação de ligas Ni/Co apresenta deslocamento significativo do potencial de obtenção da forma eletrocatalítica para 0,35 V comparado a materiais formados por ligas Ni/Cu que ocorre em torno de 0,6 V. As propriedades estruturais e morfológicas dos óxidos mistos via síntese química foram caracterizadas por infravermelho e raio-X, sugerindo que o material formado não é apenas uma simples mistura de óxidos de níquel e cobre ou níquel e cobalto, essas análises sugerem a formação de compósitos formados por óxidos de Ni/Cu e Ni/Co. As imagens de MEV mostraram a formação de nanocompósitos metálicos constituídas por ligas Ni/Cu e Ni/Co. Os eletrodos modificados exibiram propriedades eletrocatalíticas notáveis na determinação de carboidratos, apresentando sensibilidade de 195.3 ? 9.5; 262.0 ? 2.0 e 139.5 ? 1.5 ?A mmol L-1 cm-2 para eletrodos de cobre modificados por ligas Ni/Cu com tempo de oxidação de 10 s, eletrodos de platina modificados por ligas 50Ni:50Cu (mol/mol) e 55Ni:45Co (mol/mol), respectivamente, indicando sua aplicação no desenvolvimento de sensores eletroquímicos.Abstract: This work concerns the deposition of Ni/Cu and Ni/Co metal alloys on the electrode surface aiming the development of high performance electrocatalytic materials. The Ni/Cu alloys were obtained by two different methodologies: the first one comprises the deposition on copper electrodes playing role as the source of Cu2+ and the second one the direct reduction of the metallic ions on the platinum electrode surface from sulfate salts. The conversion from the metallic alloys to the electrocatalytic material was done by cyclic voltammetry in alkaline media. Different experimental parameters were studied, such as deposition time and proportion of Nickel and Cobalt or Nickel and Copper in the alloy formation. The modified electrodes were characterized by electrochemical and spectroscopic techniques besides SEM. The electrocatalytic performance of the modified electrodes were studied by employing glucose as electrochemical probe. Ni/Co modified electrodes were also studied by employing the multivariate optimization by using the factorial design 22 with center point that possibilited determine the great material this study region for glucose determination, being three seconds deposition time in the 55 Ni : 45 Co mol/mol. The electrochemical characterization showed the Ni/Co alloys formation presents significant potential shifted for way electrocatalyctic form 0.35 V compared to materials Ni/Cu alloys formed thats occurs arround 0.6 V. The structural and morphological properties of chemically synthesized mixed oxides were characterized infrared and X-ray diffraction suggesting that material formed is not simple misture between nickel and copper oxides or nickel and cobalt, this analysis propose the formation of composites by Ni/Cu and Ni/Co oxides formed. The SEM images showed the formation of metal nanocomposites formed by Ni/Cu and Ni/Co alloys. The modified electrodes showed notable electrocatalytic properties in the carbohydrates, apresented sensibility of 195.3 ? 9.5; 262.0 ? 2.0 e 139.5 ? 1.5 ?A mmol L-1 cm-2 for copper modified electrodes by Ni/Cu alloys with ten seconds oxidation time, platinum modified electrodes by 50Ni:50Cu (mol/mol) alloys at ten seconds depositon time and 55Ni:45Co (mol/mol) alloys at three seconds deposition time, respectively, indicating its application for the development of electrochemical sensors