Utilizando diferentes técnicas espectroelectroquímicas, el Grupo de Investigación de Análisis Instrumental de la Universidad de Burgos, ha conseguido estudiar y determinar el mecanismo de reacción que conduce de una forma más reproducible a la síntesis electroquímica de un nanomaterial híbrido consistente en un polímero conductor, poli(3,4-etilendioxitiofeno), y nanopartículas de platino, que puede tener aplicación en la electrocatálisis de metanol.

Señales de espectroelectroquímica UV-Visible y Raman durante la síntesis del nanomaterial híbrido
Señales de espectroelectroquímica UV-Visible y Raman durante la síntesis del nanomaterial híbrido

Resumen:

Los materiales híbridos nanoestructurados son de gran interés en múltiples campos científicos debido a la posibilidad de fabricar materiales a la carta con unas propiedades únicas adecuadas a la aplicación deseada. Un problema que se debe abordar en este campo es el de conseguir estos materiales de la forma más reproducible posible, de modo que su posterior utilización en una aplicación concreta no esté sujeta a variables no controladas durante su fabricación. Para conseguir este importante objetivo se están desarrollando nuevas técnicas de análisis in-situ que simplifiquen el proceso de fabricación y faciliten información sobre las propiedades de ese material mientras se está fabricando, no solo a posteriori, cuando ya no hay posibilidad de modificación o mejora.1-s2.0-S0013468614X00277-cov150h

En este sentido la espectroelectroquímica es una técnica que permite el seguimiento de procesos in-situ, suministrando valiosa información sobre muchos de los cambios del medio de reacción mientras un determinado material se está fabricando. En este trabajo se han utilizado varias técnicas espectroelectroquímicas cubriendo diferentes rangos espectrales (UV, Visible y NIR) y con información relacionada con diferentes cambios en las moléculas (absorción en el UV-Visible-NIR y dispersión Raman). De este modo se han  generado un gran volumen de datos sobre los procesos implicados en la síntesis de un material híbrido compuesto de un polímero conductor y nanopartículas metálicas. Analizando diferentes condiciones experimentales se ha conseguido optimizar el proceso para obtener un material altamente reproducible y con buenas propiedades electrocrómicas y electrocatalíticas.

El método de síntesis seguido ha consistido en sucesivas etapas en las que inicialmente se ha sintetizado y estabilizado el poli(3,4-etilendioxitiofeno) (PEDOT). A continuación se han sintetizado en dos etapas consecutivas las nanopartículas de platino (PtNPs), siendo esta la etapa clave para conseguir de forma altamente reproducible un adecuado tamaño y una correcta dispersión de las PtNPs sobre la película de PEDOT. Las respuestas obtenidas con espectroelectroquímica UV-Visible-NIR y Raman han sugerido que la síntesis de PtNPs en dos etapas facilita un mecanismo de crecimiento interfacial lo que garantiza esa reproducibilidad buscada en la síntesis.

Estos resultados se han contrastado con técnicas ex-situ de microscopía electrónica corroborando los resultados obtenidos con espectroelectroquímica.

Finalmente se ha demostrado la utilidad de este nanomaterial híbrido en la electrocatálisis del metanol, apreciándose una mejora significativa con respecto a una lámina de platino y al nanomaterial en diferentes etapas previas de síntesis.

Palabras clave: Nanopartículas, Polímeros conductores, Espectroelectroquímica.

Referencia bibliográfica del artículo:

Fernandez-Blanco, C., Ibanez, D., Colina, A., Ruiz, V., Heras, A. (2014). Spectroelectrochemical study of the electrosynthesis of Pt nanoparticles/poly(3,4-(ethylenedioxythiophene) composite. Electrochimica Acta, 145, 139-147. doi: 10.1016/j.electacta.2014.08.004

Dirección de contacto con el autor:

Mª Aránzazu Heras (maheras@ubu.es). Univ Burgos, Fac Ciencias, Dept. Química, Área Química Analítica, Pza Misael Banuelos S/N, Burgos 09001.  Grupo de Investigación Instrumental Analysis (INSTRUMENTAL).

Datos de la revista:

Electrochimica Acta (Elsevier) ISSN: 0013-4686 eISSN: 1873-3859

  • Revista indexada en  Science Citation Index (WOS)
  • Factor de impacto (2013): 4,086.  Q1 posición 4/27  en la categoría Electrochemistry (Fuente consultada Journal Ctitation Report®)
  • SCImago Journal Rank (SJR): 1,529. Q1 posición 5/32 en la categoría Electrochemistry.

Otra información relevante:

Ventosa, E., Colina, A., Heras, A., Martínez, A., Orcajo, O., Ruiz, V., López-Palacios, J. (2008). Electrochemical, Spectroscopic and Electrogravimetric Detection of Oligomers Occluded in Electrochemically Synthesized Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Films. Electrochimica Acta, 53, 4219-4227. doi:10.1016/j.electacta.2007.12.064

Palmero, S., Colina, A., Muñoz, E., Heras, A., Ruiz, V., López-Palacios, J. (2009). Layer-by-layer electrosynthesis of Pt–Polyaniline nanocomposites for the catalytic oxidation of methanol. Electrochemistry Communications, 11, 122-125. doi:10.1016/j.elecom.2008.10.033

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Ventosa, E., Colina, A., Heras, A., Ruiz, V., Garoz, J., López-Palacios, J. (2012) One pot synthesis of gold/poly(3,4-ethylendioxythiophene) nanocomposite. Journal of Nanoparticle Research, 14:661. doi: 10.1007/s11051-011-0661-z

Resumen redactado por Mª Aránzazu Heras.