Obtención del compósito AFG/TiO2/Au para su uso como electrocatalizador en la reacción de reducción de oxígeno en medio alcalino

Acosta Arreazola, Francisco Jaqueline (2018) Obtención del compósito AFG/TiO2/Au para su uso como electrocatalizador en la reacción de reducción de oxígeno en medio alcalino. Maestría thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

Propósito y Método del estudio: Para mejorar la transferencia de electrones en la reacción de reducción de oxígeno es necesario el uso de electrocatalizadores catódicos. Atendiendo a esta necesidad, en el presente trabajo se abordó la síntesis y caracterización de un compósito a base de grafeno funcionalizado con grupos amino, dióxido de titanio y oro. El sistema catalítico TiO2/Au se obtuvo mediante fotodeposición. El grafeno funcionalizado con grupos amino fue sintetizado mediante la oxidación de grafito y su posterior tratamiento hidrotermal en presencia de hidróxido de amonio. Las propiedades ópticas, estructurales, morfológicas, químicas y electroquímicas fueron determinadas mediante espectroscopia UV-Vis con reflectancia difusa, difracción de rayos X en polvos, microscopia electrónica de barrido de emisión de campo, espectroscopia de energías dispersivas de rayos X, espectroscopia Raman, fluorescencia de rayos X, espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier, voltamperometría cíclica y voltamperometría lineal con disco rotatorio. Contribuciones y Conclusiones: Se logró sintetizar TiO2/Au mediante fotodeposición y AFG por la oxidación química de grafito y su posterior funcionalización por el método hidrotermal en presencia de hidróxido de amonio. Se demostró que la presencia de oro modifica las propiedades electroquímicas y electrocatalíticas del TiO2 al favorecer el potencial de inicio para la reacción de reducción de oxígeno. Dicho valor fue de 0.788 V vs RHE para el TiO2, mientras que para los compósitos TiO2/Au con un contenido de oro de 0.072 y 0.845 % se obtuvieron valores de 0.794 y 0.862 V vs RHE respectivamente. Estos resultados son mejores a los reportados previamente para compósitos de Au/TiO2, debido a que con menor contenido de oro en el compósito, se alcanzaron los mismos valores. El AFG tuvo un potencial de inicio de 0.919 V vs RHE, un poco menos positivo para un material similar; sin embargo, en este trabajo no se le dio un tratamiento de exfoliación extra al grafeno sintetizado. Todos los compósitos de AFG:TiO2/Au presentaron potenciales de inicio más positivos comparados a los TiO2/Au, indicando que la presencia del AFG favorece la termodinámica de la reacción. Finalmente, los materiales de AFG:TiO2/Au con proporciones de 75:25 mostraron los mejores potenciales de inicio e intensidades de corriente, demostrando un efecto sinérgico que favorece tanto la termodinámica como la cinética de la reacción.

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