Electrodepósito de nanopartículas bimetálicas (Paladio–Níquel y Paladio–Cobalto), utilizando disolventes eutécticos profundos, como centros catalíticos en la electro–oxidación de ácido fórmico

Abstract

El presente estudio está enfocado en la síntesis y caracterización de nanopartículas (NPs) bimetálicas (Pd–Ni y Pd–Co) como aleación usando disolventes eutécticos profundos (DEP) formados a base de cloruro de colina con urea (reline) o etilenglicol (ethaline), y su evaluación en la reacción de oxidación electroquímica de ácido fórmico (ROAF). Estos DEP son mezclas eutécticas de un ácido y una base de Lewis que contienen especies catiónicas y aniónicas, también denominados disolventes verdes. Tanto el reline como el ethaline han sido utilizados en electroquímica, como medio para la electrodeposición de NPs, a causa de sus excelentes propiedades, tales como: bajo costo, biodegradabilidad, conductividad eléctrica alta, casi nula presencia de protones y agua. Hay que mencionar, además su excelente capacidad para solvatar iones metálicos, permitiendo con ello la síntesis de aleaciones binarias y ternarias, con control en morfologías y tamaños. Las sales precursoras de Pd, Ni y Co se disolvieron en cada DEP para estudiar mediante técnicas electroquímicas, como: Voltamperometría Cíclica (VC) y Cronoamperometría (CA) la cinética de nucleación y crecimiento de las NPs sobre el electrodo de carbono vítreo. El electrodo modificado con las NPs bimetálicas (NPs-BM) fue empleado para ROAF, la cual es una reacción clave en las celdas de combustible de ácido fórmico directo. Los electrodepósitos fueron caracterizados por Microscopia Electrónica de Barrido (SEM), Espectroscopía de Energía Dispersiva de Rayos X (EDX) y Espectroscopía de Fotoelectrones de Rayos X (XPS) para determinar diámetros, composición, morfología y estados de oxidación de elementos que integran a las NPs-BM.

The present study focuses on the synthesis and characterization of bimetallic nanoparticles (NPs) (Pd-Ni and Pd-Co) as an alloy using deep eutectic solvents (DES’s) formed from choline chloride and urea (reline) or ethylene glycol (ethaline) and choline chloride), and their evaluation in the electrochemical formic acid (FAOR) oxidation reaction. These DES are eutectic mixtures of a Lewis acid and a Lewis base containing cationic and anionic species, also called green solvents. Both reline and ethaline have been increasingly used in electrochemistry, as a medium for the electrodeposition of NPs, due to their excellent properties, such as: low cost, biodegradability, high electrical conductivity, almost no presence of protons and water. It is also worth underlining their excellent ability to solvate metal ions, thus allowing the synthesis of binary and ternary alloys, with control over morphologies and sizes. The precursor salts of Pd, Ni and Co were dissolved in each DES to study through electrochemical techniques, such as: Cyclic Voltammetry (VC) and Chronoamperometry (CA) the nucleation and growth kinetics of the NPs on the glassy carbon electrode. The modified electrode with the bimetallic NPs (NPs-BM) was used forFAO R, which is a key reaction in direct formic acid fuel cells. Electrodeposits were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDX) and X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) to determine diameters, composition, morphology, and oxidation states of elements that make up the deposits bimetallic NPs.