Electrodos de carbón vítreo modificados con polímeros conductores tipo polianilinas: un estudio de la oxidación del ácido ascórbico, influencia del autodopado

Abstract

El presente trabajo está dentro del campo de la fisicoquímica, particularmente en un área intermedia entre la electroquímica y ciencias de materiales. Se realizó la preparación de los electrodos base, principalmente los electrodos de disco y barra de carbón vítreo que son recubiertos con capas de polímeros, tipo polianilinas modificadas. Estas capas fueron obtenidas electroquímicamente, mediante la copolimerización de monómeros anilina y anilinas sustituidas, para realizar un estudio de oxidación del ácido ascórbico mediante la técnica de electrodo rotatorio. Para dicha oxidación se ha tomado un modelo aceptado para polímeros tipo polianilina, para determinar características de dicho material teniendo como soporte a un electrodo de carbón vítreo, en él se puede aproximar el área geométrica del electrodo, gracias al pretratamiento adecuado. En este trabajo, se detalló el tratamiento que se tiene que realizar con los electrodos de carbón vítreo para obtener superficies planas y especulares, que permitan un crecimiento ordenado del polímero sobre dicha superficie. Se estudiaron las condiciones en las que se realizó la obtención electroquímica de los copolímeros tipo polianilinas, PANl-co-ABA, copolímero obtenido por la polimerización de los monómeros anilina y ácido 2-aminobenzoico y el copolímero PANl-co-ABSA, copolímero obtenido por la polimerización de los monómeros anilina y del ácido 2-aminobencensulfonico. Se realizó la caracterización de la capa polimérica de estos electrodos preparados por Voltametría cíclica, fueron caracterizados mediante FTIR in situ, Raman in situ, UV-Visible in situ, XPS. Los electrodos modificados estudiados usando como sonda el ácido ascórbico, usándola técnica del electrodo rotatorio, dicha oxidación esta estudiada mediante el mecanismo propuesto por Michaelis-Mentes, mediante este mecanismo se puede estudiar el comportamiento de dicho electrodo frente a esta oxidación y deducir el comportamiento de dicho electrodo, lo cual se podría utilizar para determinar características propias del material obtenido. Adicionalmente, se caracterizó el electrodo, por voltametría cíclica de baja velocidad mediante un estudio de la variación del pH de la solución electrolítica. Para determinar el pKa de las estructuras del polímero involucradas en la transferencia electrónica. También se realizó un estudio para determinar la conductividad in situ del electrodo que, junto al estudio anterior, nos permite determinar la estructura responsable de conductividad de las estructuras poliméricas.

This work is based on the field of physicochemistry, particularly focusing in the area in between electrochemistry and material science.

The preparation of the base electrodes that was carried out, focused mainly on disk electrodes and glassy carbon rods, coated with layers of polymers, such as modified polyanilines, obtained electrochemically, by copolymerization of monomers aniline and substituted anilines, for a study of the oxidation of ascorbic acid by the use of a rotating electrode technique, whereby an approved model for polyaniline-type polymers was established, to determine characteristics of the materials obtained with these polymeric substrates, like glassy carbon, which allows the geometric area to come clase to the electrode's area, due to the pretreatment, which can be performed on this type of electrode.

At work, details were given regarding the treatment that was carried out to obtain a flat and specular surface, which allowed for an orderly growth of the polymer, making it the best surface to grow the polymer for kinetic studies that were carried out.

Details were given concerning the conditions under which the collection of the copolymers type electrochemical polyaniline were made, PANl-co-ABA copolymer obtained by polymerization of the aniline monomers 2-aminobenzoic acid copolymer and PANl-co-ABSA, copolymer obtained by polymerization of aniline monomers of 2-aminobencensulfonico.

Then characterisation of the polymer layer of these electrodes prepared by cyclic voltammetry was carried out, by using FTIR in situ, Raman in situ, UV-Visible in situ, XPS. The modified electrodes were characterised using ascorbic acid as a probe, by using the oxidation of this analyte, which was studied by using the rotating electrode technique, such oxidation was studied by the mechanism proposed by Michaelis-Menten, through which it is possible to study the behavior of the electrode regarding this oxidation and extrapolate the behavior of the electrode, which could be used to determine the characteristics of the material obtained.

In addition, the electrode was characterized by a study of the variation in pH of the electrolyte solution, which is characterized by low-speed cyclic voltammetry to characterize the pKa of the polymer structures involved in the electronic transfer. Also, a study was carried out to determine the conductivity of the electrode site, which together with the previous study makes it possible to determine the structure responsible for conductivity of polymer structures.