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Preparación y evaluación comparativa de electrocatalizadores basados en RuO₂ modificados para la evolución de oxígeno y la generación de cloro activo

Resumen en español

Se sintetizaron electrodos dimensionalmente estables basados en óxido de rutenio, Ti/RuO₂, y electrodos de óxido de rutenio modificados (Ti/RuO₂–SnO₂–Sb₂O₃, Ti/RuO₂–IrO₂ y Ti/RuO₂–PtO₂) mediante el método de Pechini, con el propósito de evaluar su comportamiento electroquímico en reacciones complejas como la reacción de evolución de oxígeno (OER) y la reacción de evolución de cloro (CER) que permitieran generar una evaluación comparativa mediante una metodología Benchmarking. La microestructura y composición de los materiales sintetizados se caracterizaron mediante difracción de rayos X (DRX) y espectroscopía de fotoemisión de rayos X (XPS), con el fin de identificar las fases presentes en los óxidos codepositados sobre el sustrato de titanio de alta pureza, así como determinar su estructura cristalina y los estados de oxidación de los elementos dopantes. Adicionalmente, la microscopía electrónica de barrido (SEM) permitió analizar la morfología superficial de los electrodos de óxidos metálicos formados sobre el sustrato. El comportamiento electroquímico de los electrodos fue evaluado mediante voltamperometría cíclica (CV) y voltamperometría lineal (LSV), con el fin de estudiar su respuesta en procesos redox y su estabilidad durante los procesos de transferencia de carga asociados a las reacciones electroquímicas de interés. Asimismo, la espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) se empleó para investigar las interacciones en la interfase electrodo–electrolito, así como los mecanismos de transferencia de carga y transporte de masa que gobiernan los procesos electroquímicos en la superficie del electrodo. Finalmente, se estudió el desempeño de los electrodos en procesos de degradación electroquímica utilizando una matriz sintética de un fármaco modelo, acetaminofén en medio de cloruros y sulfatos. El rendimiento de cada electrodo fue determinado mediante una metodología de benchmarking, sustentada en la información previamente obtenida de la caracterización electroquímica y microestructural de los materiales. Se logró mediante dicha caracterización, confirmar las propiedades estructurales y morfológicas observadas, siendo estas representativas de todo el material catalítico respectivo, verificando la correcta composición, la homogeneidad estructural y una morfología favorable que permitieron correlacionar la estructura y composición con el desempeño electroquímico donde se encontró que el IrO₂ favorece OER y longevidad, PtO₂ optimiza CER y resistencia a la corrosión, mientras que SnO₂–Sb₂O₃ aumenta el sobrepotencial de OER pero mantiene actividad en CER, resultados que fueron determinantes para la eficiencia y estabilidad de la degradación electroquímica de contaminantes en cada caso.