Propriedades eletroquímicas do óxido ternários [Sn0,5Ru(0,5-x)Irx]O2 para a degradação de poluentes orgânicos e o estudo do comportamento supercapacitivo

Abstract

Eletrodos de malha de óxidos mistos microstruturados denominados EMOM- Sn0,5Ru(0,5-x)Ir(x)O2 foram preparados sobre tela de aço inoxidável por decomposição térmica usando-se o método de imersão (dip-coating). O estudo de MEV revelou uma morfologia superficial do tipo 'barro-rachado‘ para as diferentes composições. Os espectros de DRX revelaram a formação de filmes de óxidos com boa cristalinidade. A voltametria cíclica revelou um comportamento pseudocapacitivo reversível devido às transições redox superficiais no estado sólido, sendo que o fator de morfologia (φ) apresentou valores de 0,61-0,97 característicos de eletrodos altamente rugosos/porosos. O corante Cibacron LS-G dissolvido em água isenta de eletrólitos foi degradado numa célula munida de eletrólito polimérico sólido (EPS). A reação de captura de radicais hidroxila (OH•) com o reagente N,N-dimetil-p-nitrosoanilina (RNO) confirmou que os EMOM geram radicais fracamente adsorvidos durante a eletrólise da água. A energia elétrica consumida por ordem (EEO) que caracteriza o processo da degradação do corante não foi significantemente influenciada pela concentração inicial do corante. A análise da taxa de mineralização revelou que o EMOM- Sn0,5Ru0,2Ir0,3O2 apresenta o melhor desempenho global para a degradação do Cibacron LS-G. Eletrodos de óxidos metálicos mistos nanoestruturados denominados Ti/Sn0,5Ru(0,5-x)Ir(x)O2 foram preparados sobre titânio por decomposição térmica usando-se o método de gotejamento da solução precursora (drop-coating). A análise de MEV revelou a presença de domínios micrométricos (≈50 μm) que contêm em seus sub-domínios nanométricos (< 1 μm) nanopartículas com diâmetro médio de ≈200 nm. A análise de DRX revelou um baixo grau de cristalinidade. O fator de morfologia apresentou valores no intervalo de 0,11‒0,33. O estudo cronoamperométrico conduzido em tempos curtos (t ≤ 50 ms) revelou valores máximos da capacitância específica da dupla camada no intervalo de 68‒75 F g‒1 para o Ti/Sn0,5Ir0,5O2. Já o estudo conduzido em tempos longos (0,1 s ≤ t ≤ 3 s) revelou que as reações Faradáicas reversíveis no estado sólido exibem comportamento anômalo. O estudo de impedância revelou que os EMOMs exibem um comportamento do tipo poroso, permitindo a determinação da pseudocapacitância e a resistência do eletrólito no interior dos poros. Os óxidos mistos contendo Sn, Ru e Ir apresentam propriedades interessantes tanto para a degradação de corantes industriais como para o armazenamento de energia limpa.