ELECTRODOS DE ESPINELA DE COBALTO DOPADO CON COBRE POR IMPREGNACION PARA OXIDACION DE IONES CLORURO

Electroquímica AplicadaExpositores: Coria Oriundo, Lucy

Cerrón Alván, J. CarlosProf. J. Morales

Sintetizar electrodos de espinela de cobalto y dopados con cobre por el método de impregnación.

Estudiar el efecto catalítico del electrodo de espinela dopado en la oxidación de iones cloruro y cianuro.

OBJETIVOS

LOS OXIDOS TIPO ESPINELA

ESTRUCTURA CRISTALINA DE LAS ESPINELAS

FIGURA 1. Estructura cristalina de una espinela. La especie A ocupa lugares tetraédricos. La

especie B ocupa lugares octaédricos

FACTORES QUE AFECTAN LAS PROPIEDADES DE LA ESPINELA

Baja conductividad eléctrica.

Temperatura y tiempo de calcinación.

Sal precursora.

Dopado.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Soluciones precursoras:

Solución etanólica de Co(NO3).6H2O 1,0M. Solución etanólica de Cu(NO3).3H2O 0,5M.

ELECTRODOSFORMULACIÓN PARA LAS SOLUCIONES PRECURSORAS

Co(NO3).6H2O1M (mL)

Co(NO3).6H2O1M (mL)

HNO3 14N(mL)

Etanol 90%(mL)

CoCo2O4 5.31 0 1 3.67

Cu0,5Co2,5O4 4.15 1.66 1 3.17

Preparación del soporte de Titanio:

Desengrasado con acetona. Baño a ebullición en acido oxálico 10% por una

hora.

Preparación de la espinela de cobalto soportada sobre titanio:

Aplicación de la solución precursora. Secado a 80ºC, 5 minutos. Tratamiento térmico a 350ºC, 10 minutos. Se repitieron los procedimientos anteriores por

cada capa depositada. Tratamiento térmico final a 350ºC por 12 horas.

Preparación de la espinela de cobalto dopada con cobre soportada sobre titanio. Se realizaron los mismos procedimientos

para la espinela de cobalto, usando su respectiva solución precursora.

VOLTAMETRIA CICLICA

RESULTADOS

CARACTERIZACION ELECTROQUÍMICA

FIGURA 2. Voltagrama del electrodo Ti/CoCo2O4 en NaOH, 30mV/s

0 100 200 300 400 500 600 700

-3.5

-2.5

-1.5

-0.5

0.5

1.5

2.5

3.5

4.5

5.5

6.5

V/RHE (mV)

corr

iente

(m

A)

VOLTAMETRIA CICLICA

FIGURA 3. Voltagrama del electrodo Ti/Cu0,5Co2,5O4 en NaOH, 30mV/s

0 100 200 300 400 500 600 700-4E-03

-2E-03

0E+00

2E-03

4E-03

6E-03

8E-03

espinela de cobalto dopadaespinela de cobalto

V/RHE (mV)

corr

iente

(A

)

PROCESOS REDOX CORRESPONDIENTES

A: Co(II) ↔ Co(III)

Co3O4 + OH- + H2O ↔ 3CoOOH + e-

Co(OH)2 + 2OH- ↔ CoO2 + 2H2O + 2e-

B : Co(III) ↔ Co(IV)

CoOOH + OH- ↔ CoO2 + H2O + e-

OXIDACION DE IONES CIANURO

FIGURA 4. Voltagrama del electrodo Ti/Cu0,5Co2,5O4 en NaOH con mL de cianuro de potasio, 30mV/s. Las

líneas punteadas corresponden al voltagrama del electrodo en NaOH, 30mV/s.

0 100 200 300 400 500 600 700-4.00E-03

-2.00E-03

0.00E+00

2.00E-03

4.00E-03

6.00E-03

8.00E-03

1.00E-02

1.20E-02

espineal de cobalto dopada con 350mL de cianuroespinela de cobalto dopada

V/RHE (mV)

Corr

iente

(A

)

ORP (POTENCIAL DE OXIDACION REDUCCION)

0 5 10 15 20 25 30 35 400

200

400

600

800

1000

1200

Ti/Co3O4

Ti/Cu0,5Co2,5O4

Tiempo (min)

OR

P (

mV

)

FIGURA 5. ORP de la solucion de NaCl utilizando los electrodos indicados como anodos con una densidad

de corriente de 50mA/cm2

CONCLUSIONES

Se sintetizaron los electrodos de espinela y dopados con cobre por el método de impregnación los cuales fueron caracterizados por voltametría cíclica en NaOH.

Se comprobó la actividad catalítica superior de los electrodos dopados con cobre en la oxidación de iones cloruro por el método ORP.