Preparación y caracterización de electrodos de Ti/Co3O4 dopados con IrO2 para la oxidación de compuestos azo

Abstract

Muchos trabajos de investigación muestran al electrodo de espinela de cobalto como un buen material anódico en los procesos de oxidación electroquímica de colorantes tipo azo pero con el inconveniente de tener una baja estabilidad electroquímica frente a la corrosión por cloruros y a las reacciones de electro oxidación en medio ácido. En el presente trabajo se fabricaron electrodos de espinela de cobalto dopados con óxido de iridio mediante descomposición térmica con la finalidad de mejorar la estabilidad del electrodo frente a la corrosión por cloruros y los procesos de oxidación electroquímica a diferentes valores de pH. Para conocer la influencia del agente dopante en la estabilidad electroquímica y en la actividad catalítica de la espinela, se preparó electrodos de espinela de cobalto dopado con 1,5%; 3,0% y 7,0% (porcentaje atómico) de óxido de iridio. Los electrodos fueron caracterizados utilizando técnicas de voltametría cíclica (VC), microscopía electrónica de barrido (SEM), microanálisis de energía dispersiva de rayos X (EDX) y difracción de rayos X (DRX). Para medir la estabilidad de los electrodos frente a la corrosión por cloruros, estos fueron sometidos a un proceso anódico de electrólisis en una solución de cloruro de sodio al 6%(w/v), a temperatura ambiente, a un pH de 5,8 y a una intensidad de corriente de 500mA.cm-2. Se utilizó un electrodo de referencia de Ag/AgCI. La variación del potencial frente al tiempo fue monitoreada haciendo uso de un multímetro conectada a una PC. El estudio de la actividad catalítica de los electrodos fue mediante el proceso de oxidación electroquímica de un colorante tipo azo (anaranjado de metilo) a temperatura ambiente, a una intensidad corriente continua de 2,5mA.cm-2 y bajo dos diferentes condiciones de pH (pH=6,0 y pH=2,0). En ambos casos se utilizó láminas de titanio como contraelectrodo. Los resultados mostraron que conforme se incrementa el porcentaje de óxido de iridio en los electrodos de espinela de cobalto, estos presentan una mayor resistencia química al proceso de corrosión por cloruros (%mejoramientoTi/Co 304-IrO2 1,5% =18,5%; %mejoramientoTi/Co 304-IrO2 3,o%=36,6% y %mejoramientoTi/Co 304-IrO2 7,0%=59,0%). Porcentaje de mejoramiento en el tiempo de vida de los electrodos con respecto al electrodo Ti/CO304) acompañada de una ligera disminución en la actividad catalítica tal como muestra los valores de las constantes cinéticas (pH=6,0: k(s-1 Ti/CO304-IrO2 1,5%=0,072; k(s-1 Ti/CO304-IrO2 3,0%=0,070; k(s-1Ti/CO304-IrO2 7,0%=0,058. pH=2,0: k(s-1Ti/CO304-IrO2 1,5%=0,095; k(s-1Ti/CO304-IrO2 3,0%=0,094; k s-1 Ti/CO304-IrO2 7,0%=0,082).