Etude de l'adsorption et électro-oxydation de l'éthanol sur électrodes de platine par spectroscopie de génération de la fréquence somme

by Janaina Fernandes Gomes

Doctoral thesis in Chimie. Physico-chimie

Under the supervision of Abderrahmane Tadjeddine and Francisco Carlos Nart.

defended on 2007

in Paris 11 and the jointly supervising institution l'Universidade de Sao Paulo , in a partnership with Université de Paris-Sud. Faculté des Sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .

  • Alternative Title

    A study of the adsorption and electro-oxidationof ethanol on platinium electrodes by sum-frequency generation spectroscopy


  • Abstract

    The possible application of ethanol as a fuel for direct alcohol fuel cells continues to motivate research on the mechanisms of electro-oxidation of ethanol. In this work, the ethanol-platinum interface in acidic medium is investigated using infrared-visible SFG spectroscopy in order to document the intermediates present during the electro-oxidation of ethanol. New evidences of adsorbed intermediates of ethanol oxidation on platinum, never before observed with conventional IR spectroscopy, are reported. Our results show that a secondary ethanol derivative, previously suggested, but never before unambiguously documented, and mono and bidentate acetate, eta2-acetaldehyde, acetyl and a molecular acetic acid derivative are active intermediates of ethanol oxidation in acidic medium. In addition, we report new evidences for the presence of an ethoxy intermediate. The results obtained here also confirm the presence of previously observed ethanol oxidation intermediates: adsorbed CO and a tertiary ethanol derivative. Moreover, we explored the effects of the atomic surface structure of the electrode, alcohol concentration and electrode potential on the mechanism of the adsorption and electro-oxidation of ethanol on platinum. These effects are analyzed through the vibrational spectra of interfacial adsorbed intermediates. Comparison with the adsorption of other simple reactants (methanol, acetaldehyde and acetic acid) in acid medium indicate that even at low potential the platinum surface is highly reactive, producing similar intermediates for all reactants.


  • Abstract

    L'application de l’éthanol comme combustible pour les piles à combustible directes d’alcool continue à motiver la recherche sur les mécanismes de l’électro-oxydation de l’éthanol. Dans ce travail, l’interface éthanol-platine en milieu acide est étudiée par la spectroscopie SFG infrarouge–visible afin de documenter les intermédiaires de l’électro-oxydation de l’éthanol. De nouvelles évidences sur les intermédiaires adsorbés de l’oxydation de l’éthanol sur le platine, jamais observés auparavant avec la spectroscopie infrarouge, sont rapportées. Nos résultats montrent qu’un dérivé de l’éthanol secondaire, précédemment suggéré, mais jamais documenté précédemment, et des espèces acétate mono et bidentée, eta2-acetaldehyde, acétyle et un dérivé d’acide acétique moléculaire sont les intermédiaires actifs de l’oxydation de l’éthanol en milieu acide. De plus, nous rapportons de nouvelles évidences pour la présence d’un intermédiaire d’ethoxy. Les résultats obtenus confirment également la présence des intermédiaires précédemment observées de l’oxydation de l’éthanol: CO adsorbé et un dérivé d’éthanol tertiaire. D’autre part, nous avons exploité les effets de la structure atomique de l’électrode, de la concentration de l’alcool et du potentiel de l’électrode sur le mécanisme de l’adsorption et de l’électro-oxydation de l’éthanol sur le platine. Ces effets sont analysés par les spectres vibrationnels des intermédiaires adsorbés. La comparaison avec l’adsorption d’autres réactifs simples (méthanol, acétaldéhyde, acide acétique) en milieu acide indique que, même à bas potentiel, la surface de platine est très réactive, produisant des intermédiaires semblables pour tous les réactifs.

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Informations

  • Details : 1 vol. (V-111 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 103-111

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  • Library : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Available for PEB
  • Odds : 0g ORSAY(2007)222
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