Actividad catalítica de la meso-tetra (p-sulfofenil) porfirina de níquel) en la electrorreducción de dióxido de carbono.

Abstract

En este trabajo se realizó el estudio de la actividad catalítica de la meso-tetra(p-sulfonato-fenil)porfirina de níquel(II) para la reducción electroquímica del dióxido de carbono a 20 atmósferas. La síntesis de este catalizador se realizó por dos vías: la vía electroquímica no dio buenos resultados. Como segunda opción fue la vía química utilizando el método de los acetatos, los resultados obtenidos por UV-Vis indicaron que la metalización fue exitosa. Se caracterizaron los sistemas electroquímicos que contenían: el buffer sulfato (H2SO4 / K2SO4, pH=2), una solución de acetato de níquel en buffer sulfato y una solución de la meso-tetra(p-sulfonato-fenil)porfirina de níquel(II) en el buffer sulfato. Mediante voltamperometría cíclica, variando la velocidad de barrido y la ventana de potencial, en ausencia y presencia de CO2. Los resultados obtenidos en la solución que contenía el buffer, indican que sobre la superficie de carbón vítreo ocurre la adsorción y posterior reducción del ion bisulfato proveniente del medio electrolítico, además, de cierta actividad catalítica hacia la reducción del CO2. En la respuesta del sistema de acetato de níquel en buffer sulfato en presencia del CO2, se observa una interacción del ion níquel con la molécula del CO2 ya que el proceso de nucleación y crecimiento del níquel sobre la superficie del electrodo se ve inhibida. Este mismo efecto es observado en el sistema meso-tetra(p-sulfonato-fenil)porfirina de níquel(II) en el buffer sulfato, donde además se observa que muestran que la metaloporfirina es catalítica para la reducción electroquímica del dióxido de carbono. Sin embargo, se observa un proceso de desmetalización el cual es confirmado con los estudios por UV-Vis. De los resultados de los estudios voltamperométricos se seleccionaron tres potenciales para llevar a cabo las electrólisis de la reducción del CO2 (-1200, -1600 y a -1800 mV). Sin embargo, durante las electrólisis potenciostáticas se observó que al aplicar al electrodo de carbón vítreo, un potencial de -1800, -1600 0 -1200 mV durante tiempos prolongados, la superficie del electrodo sufre un gran deterioro acompañado de los procesos de desmetalización y ruptura de anillo porfirinico. Los estudios cromatográficos de los productos de las electrólisis indican que el sistema buffer sulfato en presencia del CO2 es selectivo hacia la formación de CO con una eficiencia faradaica del 39,7 %. Los estudios realizados a las soluciones producto de las electrólisis del sistema meso-tetra(p-sulfonato-fenil)porfirina de níquel(II) en el buffer sulfato indican que a pesar de que meso-tetra(p-sulfonato-fenil)porfirina de níquel(II) es catalítica hacia la reducción del CO2, el proceso de reducción del CO2 se ve afectado por otros procesos tales como la desmetalización y ruptura de anillo porfirinico. El único producto de la reducción del CO2 en este sistema no pudo ser identificado.