Caracterização interfacial e resposta eletrocatalítica de nanocompósitos NixCoy(OH02 sonoeletrodepositados

Orientador : Prof. Dr. Marcio VidottiDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa: Curitiba, 18/12/2015Inclui referências : f. 53-64Área de concentração: Físico-QuímicaResumo: O presente trabalho descreve a síntese sonoeletroquímica de nanocompósitos formados por hidróxido de níquel e cobalto, sendo produzidos eletrodos modificados com diferentes proporções de Ni2+ e Co2+, e os mesmos foram comparados a eletrodos modificados nas mesmas proporções sem a influência da radiação ultrassônica. Os eletrodos modificados foram caracterizados por técnicas eletroquímicas, como voltametria cíclica (VC) e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE). Com a finalidade de estudar as propriedades eletrocatalíticas dos eletrodos visando o desenvolvimento de sensores eletroquímicos, a glicose foi utilizada como sonda eletroquímica, e a sensibilidade de detecção foi investigada. Os eletrodos de nanocompósitos mostraram uma excelente sensibilidade, sendo que os eletrodos modificados sonoquimicamente apresentaram sensibilidade superior se comparados aos eletrodos modificados em condições de silêncio. A caracterização por VC mostrou que o Co(OH)2 puro tem baixas propriedades eletrocatalíticas para a oxidação da glicose e ao mesmo tempo permitiu afirmar que a oxidação dessa molécula é realizada primordialmente pelos sítios de NiIIIOOH. Os parâmetros cinéticos foram avaliados utilizando o eletrodo de disco rotatório (EDR). Ambos resultados de EDR e EIE indicaram que as propriedades interfaciais desempenham o papel mais importante na reação eletrocatalítica, onde as superfícies dos eletrodos modificados foram analisadas usando microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados de EIE também mostraram que a incorporação do Co2+ na matriz do Ni(OH)2 causa um aumento na condutividade do material, comprovado pela diminuição nos valores de Rct do eletrodo modificado pelo material compósito, a formação do CoIIIOOH irreversível também contribui para a capacitância da dupla camada, conforme corroborado pelos valores de Cdl. Sendo assim, os resultados do presente trabalho contribuem para o desenvolvimento da tecnologia de sensores baseados em superfícies modificadas com materiais exclusivos, eletrocatalíticos nanoestruturados, sintetizado em um único passo, com a influência da radiação ultrassônica. Palavras chave: Hidróxido de níquel. Hidróxido de cobalto. Compósitos. Eletrocatálise. Radiação ultrassônica.Abstract: This work describes the sonoelectrochemical synthesis of nickel and cobalt hydroxide nanocomposites. The electrodes were modified with different proportions of Ni2+ and Co2+ in order to achieve different composites electrodeposited under ultrasonic radiation and in silent conditions. The modified electrodes were characterized by electrochemical techniques such as Cyclic Voltammetry (CV) and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS). In order to study the electrocatalytic properties of the modified electrodes, aiming the development of electrochemical sensors, glucose was employed as electrochemical probe and both kinetic and analytical parameters were investigated. The nanocomposite electrodes showed an excellent sensitivity and the ultrasonic radiation produced more sensible electrodes when compared with that ones synthesized under silent conditions. The characterization by CV showed that the Co(OH)2 pure has low electrocatalytic properties for oxidation of glucose being the NiIIIOOH the preferential sites for the glucose catalytic oxidation. The kinetic parameters were evaluated by using Rotating Disk Electrode (RDE) measurements. Both RDE and EIS results indicated that the interfacial properties play the most important role on the electrocatalytic reaction where the surfaces of the modified electrodes were analyzed by using Scanning Electronic Microscopy (SEM). The EIS results also show that incorporation of the Co2+ in the matrix of the Ni(OH)2 causes an increase in conductivity of the material, evidenced by the decrease in value Rct of the electrode modified by composite material, also the irreversible CoIIIOOH formation also contributes to the double layer capacitance, as corroborated by the values of Cdl. Thus, the results of this study contribute in the sensor technology on the achievement of unique nanostructured electrocatalytic surfaces, synthesized in a single step with the influence of the ultrasonic radiation. Keywords: Nickel hydroxide. Cobalt hydroxide. Composites. Electrocatalysis. Ultrasonic radiation