Efecto electrocatalítico de nanopartículas bimetálicas de Ag y Cd hacia la reducción de iones nitrato y/o nitrito

Abstract

El efecto electrocatalítico de nanopartículas bimetálicas de Cd y Ag soportadas sobre sustratos de grafito pirolítico altamente orientado (HOPG) y carbón vítreo (CV), fue evaluado para la reacción de reducción de iones nitrato y/o nitrito. Para ello, se obtuvieron inicialmente, los depósitos metálicos y bimetálicos sobre los sustratos carbonosos (SC) empleando la técnica electroquímica de simple pulso potenciostático. En el caso del par bimetálico, la cantidad de Cd fue depositada selectivamente sobre las nanopartículas de Ag previamente soportadas sobre HOPG o CV, debido a la fuerte interacción entre ambos metales, empleando diferentes tiempos de polarización. Los estudios potenciodinámicos del sistema Cd-Ag/SC, indicaron que, a tiempos de polarización relativamente grandes, es factible que los átomos de Ag y Cd formen una aleación superficial, debido a un proceso de interdifusión entre ellos, pudiendo afectar su actividad catalítica. Las partículas generadas sobre HOPG, fueron caracterizadas por AFM ex-situ y XPS, corroborando este último análisis la formación de una aleación Cd-Ag. Posteriormente, los electrodos modificados con nanopartículas metálicas y bimetálicas, y también los sustratos libres de depósitos, fueron analizados mediante voltamperometría cíclica en una solución conteniendo iones nitrato. Se detectó que los procesos de reducción de iones nitrato y/o nitrito comienzan a valores de potenciales más positivos para el caso de los depósitos bimetálicos, correspondiendo a un efecto catalítico más pronunciado debido a la presencia de Cd y Ag, los cuales pueden encontrarse aleados en la superficie, produciendo un efecto sinérgico hacia la reducción de los aniones. Incluso, se verificó un cambio en el comportamiento catalítico para mayores tiempos de polarización empleados en la deposición del Cd sobre las nanopartículas de Ag soportadas, que puede estar relacionado con la formación de dicha fase aleada. Los productos de reacción fueron analizados por colorimetría y cromatografía de intercambio iónico determinándose cantidades de nitrato, nitrito y amonio en solución.

The electrocatalytic effect of Cd-Ag bimetallic nanoparticles supported on highly oriented pyrolytic graphite (HOPG) and vitreous carbon (VC) substrates was evaluated for the nitrate and/or nitrite ions reduction reaction. For this, in a first stage, the metallic and bimetallic deposits were obtained on the carbonaceous substrates (CS) using the electrochemical technique of the single potentiostatic pulse. In the case of the bimetallic pair, the amount of Cd was selectively deposited on the Ag nanoparticles previously supported on HOPG or CV, due to the strong interaction between the two metals, using different polarization times. Potentiodynamic studies of the system Cd-Ag/(CS) indicated that, for relatively large polarization times, it is feasible the formation of a surface alloy between Ag and Cd atoms, due to an interdiffusion process between them, which may affect its catalytic activity. The generated particles on HOPG, were characterized by exsitu AFM and XPS analysis, corroborating the latter the formation of a Cd-Ag alloy. Subsequently, the electrodes modified with metallic and bimetallic nanoparticles, and also the substrates free of deposits, were analysed by cyclic voltammetry in solutions containing nitrate ions. It was foundthat the reduction of nitrate and/or nitrite ions processes begin at more positive potential values in the case of bimetallic deposits, corresponding to a more pronounced catalytic effect by the presence of Cd and Ag, which could be alloyed in the surface, producing a synergistic effect for the reduction of the anions. Even, a change in the catalytic performance by using longer polarization times for the deposition of Cd on supported Ag nanoparticles was verified, that could be related with that alloyed phase. The reaction products were analyzed by colorimetry and ion exchange chromatogra-phy for determining nitrate, nitrite and ammonium amounts in solution.