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Tipo: Tese
Título: Aplicação de ferramentas quimiométricas no estudo do processo de eletrodeposição de Pd na presença e na ausência de ultrassom sobre camadas difusoras modificadas.
Título(s) alternativo(s): Application of chemometric tools in the study of Pd electrodeposition process in the presence and absence of ultrasound over modified diffusion layers.
Autor(es): Franco, Rodrigo da Silva
Primeiro Orientador: Fernandes, Valeria Cristina
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Lemos, Sherlan Guimarães
metadata.dc.contributor.referee1: Fernandes, Valeria Cristina
metadata.dc.contributor.referee2: Colle, Vinicius Del
metadata.dc.contributor.referee3: Banda, Giancarlo Richard Salazar
metadata.dc.contributor.referee4: Silva , Gabriel Christiano da
metadata.dc.contributor.referee5: Araújo, Rennan Geovanny Oliveira
Resumo: Um dos principais desafios na preparação dos eletrodos de difusão gasosa está relacionado com o custo da platina, que é o componente principal da camada catalítica. Neste contexto, o paládio é um candidato interessante para substituir a platina, parcialmente ou completamente, por apresentar uma boa atividade catalítica em reações usando hidrogênio. Neste estudo, a eletrodeposição de Pd foi investigada usando técnicas eletroquímicas assistidas por ultrassom. A deposição eletroquímica foi estudada usando um planejamento fatorial completo 2 4 como ferramenta quimiométrica, objetivando reduzir o número de experimentos e estimar os efeitos das interações entre as variáveis. As variáveis investigadas foram o número de ciclos de deposição (NCD = 100 e 300 ciclos), velocidade de varredura (v = 50 e 100 mV s-1 ), concentração de Pd2+ ([Pd2+] = 0,5.10-3 mol L-1 e 1,0.10-3 mol L-1 ) e na ausência e presença de ondas de ultrassom (US, 100 W). A área superficial eletroquimicamente ativa (ASEA) foi usada como resposta (variável dependente). De acordo com esse estudo todas as variáveis foram significativas, com o US apresentando maior significância. Algumas interações de segunda e terceira ordem também apresentaram significância. A melhor condição avaliada foi aquela realizada nos níveis superiores de NCD e [Pd²+ ], no nível inferior de velocidade de varredura e na presença de ultrassom. Através da aplicação da técnica ANOVA-PCA foi possível observar que todas as variáveis contribuem para uma mudança no perfil das respostas voltamétricas observadas, especialmente no pico relacionado ao processo de dessorção de hidrogênio, com o US sendo a variável que mais contribui com essa mudança. Análises morfológicas e estruturais por microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo gerado por um canhão de elétrons (FEG), difração de raios X (DRX) e espectroscopia de energia dispersiva de raios X (EDS) foram realizadas. As análises de DRX indicaram a presença de Pd em uma estrutura cristalina cúbica nas condições que resultaram em maiores valores de ASEA. Os resultados de EDS indicaram que a condição de 300 ciclos, a 50 mV s-1 , [Pd2+] = 1.10-3 mol L-1 , na presença de US, apresentou os maiores valores de porcentagem mássica e atômica para o Pd, desprezando as impurezas (22,14% e 2,50%, respectivamente). Nesse estudo foi possível verificar a influência do uso do ultrassom durante o processo de eletrodeposição de Pd que promoveu um aumento da quantidade de Pd eletrodepositado, afetando dessa forma a morfologia dos aglomerados de Pd e como consequência uma diferença no perfil voltamétrico e no valor da ASEA.
Abstract: One of the main challenges in the preparation of gas diffusion electrodes is related with the cost of platinum that is the main component of the catalytic layer. In this context, palladium is an interesting candidate to substitute platinum, partially or completely, presenting a good catalytic activity on reactions using hydrogen. In this study, the electrodeposition of palladium was investigated by using electrochemical techniques assisted by ultrasound. The electrochemical deposition was studied by using a complete factorial design 24 as a chemometric tool, aiming to reduce the number of experiments and estimate the effects of interactions between the variables. The investigated variables were the number of deposition cycle (NDC = 100 and 300 cycles); scan rate (SR = 50 and 100 mV s -1 ); Pd2+ concentration ([Pd2+] = 0.5 and 1.0.10-3 mol L-1 ) and in the absence or presence of ultrasound waves (US, 100 W). The electrochemically active surface area (ECSA) was used as response. According with the study, all variables were significant, with the US being more significant. Some second and third order interactions were also significant. The best condition evaluated was that performed with higher NDC and [Pd²+ ], in lower SR and in the presence of ultrasound. Through the application of the ANOVA-PCA technique, it was possible to observe that all variables contribute to a change in the profile of the observed voltammetric responses, especially in the peak related to the hydrogen desorption process, with US being the variable that most contributed to this change. Morphological and structural analyses by scanning electron microscopy (SEM), Field Emission Gun Scanning Electron Microscopy (FEG), X-ray diffraction (XRD) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) were performed. XRD analyses indicated the presence of Pd in a cubic phase, under conditions that provided the highest ECSA values. The EDS results indicated that the condition of 300 cycles, at 50 mV s-1 , 1.10-3 mol L-1 , in the presence of US presented the highest values of mass and atomic percentage for Pd, despising the impurities (22.14% and 2.50%, respectively). In this study, it was possible to verify the influence of the use of ultrasound during the Pd electrodeposition process, which promoted an increase in the amount of electrodeposited Pd, thus affecting the morphology of the Pd clusters and, as a consequence, a difference in the voltammetric profile and in the value of ECSA
Palavras-chave: Eletrodeposição
Paládio
Eletroquímica
Ultrassom
Planejamento fatorial
Voltametrica cíclica
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::GRAVIMETRIA
Idioma: por
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: Universidade Federal da Bahia
Sigla da Instituição: UFBA
metadata.dc.publisher.department: Instituto de Química
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Química 
Citação: FRANCO, Rodrigo da Silva. Aplicação de ferramentas quimiométricas no estudo do processo de eletrodeposição de Pd na presença e na ausência de ultrassom sobre camadas difusoras modificadas. 2022. 129 f. Tese (Doutorado em Química) - Instituto de Química, Universidade Federal da Bahia, Salvador (Bahia), 2022.
URI: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/38175
Data do documento: 3-Nov-2022
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