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 e feita uma investigacao sistematica de caracterizacao morfologica e da atividade eletrocatalitica de eletrodos de Ti revestidos com camadas de Ir0.3Ti(0.7-x)PbxO 2 (0 £ x £ 0,7), usando a reacao de desprendimento de oxigenio (RDO), em meio de H2SO4 0,5 mol dm-3, como modelo. Os eletrodos foram preparados pela decomposicao termica de IrCl3, TiCl3 e Pb(NO3)2 a 600 °C por 1 h usando Ti como suporte. A difracao de raios-X mostrou que a camada e cristalina e permitiu identificar a presenca dos correspondentes oxidos nas camadas. A caracterizacao da morfologia superficial das amostras, antes e apos uso sob desprendimento de oxigenio (experimento de Tafel), foi feita por microscopia eletronica de varredura (MEV). As analises das micrografias mostram que a RDO promove a dissolucao da camada de oxido, indicando que o mecanismo de desativacao destes eletrodos esta associado a dissolucao da camada. Os voltamogramas ciclicos obtidos em H2SO4 0.5 mol dm-3 a 20 mV s-1, a temperatura ambiente, mostram que o par redox Ir3+/Ir4+ controla a eletroquimica superficial dos eletrodos. Os valores de carga anodica sao relacionados a area ativa dos eletrodos e mostram que esta aumenta com teor de Pb na camada, atingindo um maximo em 50% de Pb. Apos a RDO, a area superficial das camadas aumenta. Os valores dos coeficientes de Tafel sao independentes do teor de Pb na camada com valores de aproximadamente 60 mV decada-1, sugerindo que somente sitios de Ir sao ativos para a RDO. Os valores de corrente normalizadas (i/qa) mostram alguma inibicao da RDO quando TiO2 e substituido por PbO2, sugerindo que esse oxido pode ser uma boa escolha para melhorar a seletividade do sistema. A ordem de reacao com relacao a concentracao de ions H+ e zero a sobrepotencial e forca ionica constantes. Os valores da inclinacao de Tafel e ordem de reacao indicam que a RDO ocorre por um unico mecanismo.