Estudio electroquímico y electrocatalítico de polioxometalatos del tipo Keggin soportados sobre polianilina

Trabajo/Tesis de Licenciatura , 2010 , 78 Páginas , Calificación: Ninguna

Química - Otros

En este trabajo se realizó un estudio electroquímico de la polianilina (PANI) sintetizada por voltamperometría cíclica, utilizando un electrodo de carbón vítreo (CV) como electrodo de trabajo de área geométrica de 0,282 cm2, una malla de platino como contra-electrodo y un electrodo de Ag/AgCl (sat. KCl) como electrodo de referencia, a partir de una solución 5,0x10-2 M de anilina en 0,1 M de ácido sulfúrico, obteniéndose una película uniforme de PANI adherida a la superficie del carbón vítreo. Encontrándose, que la PANI es estable electroquímicamente en diferentes medios electrolíticos (HClO4; HNO3; HCl; H3PO4; H2SO4) si se trabaja en una ventana de potencial entre -0,2 a 0,6 V. Paralelo a estos estudios, se procedió a realizar la síntesis y caracterización del ácido 9-molibdo-3-vanadofosfórico (H6[PMo9V3O40]) el cual luego fue incorporado electroquímicamente a la matriz polimérica permaneciendo adherido a dicha superficie a pesar de ser sometido a cambios de potencial. Este sistema doblemente modificado (CV/PANI/H6[PMo9V3O40]), se caracterizó por
voltamperometría cíclica y por dispersión de energía de rayos X (EDX).La actividad catalítica de los tres electrodos involucrados en este estudio; CV, CV/PANI y CV/PANI/H6[PMo9V3O40], fue estudiada utilizando como reacción, la oxidación del ácido ascórbico (AA). Los resultados señalan que la oxidación del AA sobre los electrodos de CV/PANI y el doblemente modificado (CV/PANI/H6[PMo9V3O40]) ocurre a potenciales menores (0,442 y 0,502 V vs Ag/AgCl respectivamente) que en el caso en que se trabaja con el electrodo de CV sin modificar (0,601 V). Adicionalmente, se observa un sustancial incremento en la corriente de pico en ambos
sistemas. Los resultados de la curva de calibración para el sistema en estudio, utilizando la técnica de
voltamperometría de pulso diferencial indican que el límite de detección es de 2,4 mM y el de cuantificación es de 8,0 mM. Lo que permite señalar que esta metodología es aplicable para la determinación del AA a nivel de fármacos.

Inhaltsverzeichnis (Tabla de Contenidos)

• 1.- Introducción
• 1.1.1- Polímeros
• 1.1.2- Polímeros conductores
• 1.1.3- Síntesis de polímeros conductores
• 1.1.4- Polianilina
• 1.1.5- Mecanismo de polimerización de la PANI
• 1.1.6- Estudios electroquímicos con PANI
• 1.2.1- Electrocatálisis
• 1.2.2- Electrocatálisis homogénea
• 1.2.3- Electrocatálisis heterogénea
• 1.3.1- Polioxometalatos y heteropolianiones
• 1.3.2-Heteropolianiones en catálisis oxidativa
• 1.4.1- Ácido ascórbico
• 1.4.2- Química del ácido L-ascórbico
• 1.4.3- Reacciones químicas
• 1.4.4- Reacciones electroquímicas
• 1.4.5- Determinación cuantitativa de AA por técnicas electroquímicas
• 2.- Proyecto de investigación
• 2.1.1- Hipótesis
• 2.2.1- Objetivos
• 2.2.2- Objetivos generales
• 2.2.3- Objetivos específicos
• 2.3.1- Parte experimental
• 2.3.2- Limpieza del material de vidrio
• 2.4.1- Celda electroquímica y electrodos
• 2.5.1- Reactivos
• 2.6.1- Instrumentación
• 2.7.1 Metodología de trabajo
• 2.8.1- Plan de trabajo
• 2.8.2- Primera etapa
• 2.8.3- Segunda etapa
• 2.9.1- Técnicas instrumentales
• 2.9.2- Voltamperometría cíclica
• 2.9.3- Voltamperometría de barrido lineal
• 2.9.4- Voltamperometría de pulso diferencial
• 2.9.5- Sistemas reversibles
• 2.9.6- Sistemas irreversibles
• 3.- Resultados experimentales
• 3.1.1- Síntesis del polioxometalato H6[PM09V3040]
• 3.2.1- Caracterización del H6[PM09V3O40]
• 3.2.2- Espectroscopía infrarroja
• 3.2.3- Espectroscopía UV-visible
• 3.2.4- Respuesta electroquímica del H6 [PM09V3040]
• 3.3.1- Preparación de la polianilina (PANI)
• 3.3.2- Estabilidad electroquímica del electrodo CV/PANI
• 3.3.3- Estudio del electrodo CV/PANI en diferentes medios electrolíticos
• 3.4.1- Incorporación de H6[PM09V3040] sobre PANI (incorporación in-situ)
• 3.4.2- Espectroscopía UV-vis
• 3.4.3- Espectroscopía Infrarroja
• 3.5.1- Incorporación del Hε[PM09V3040] a circuito abierto
• 3.6.1- Incorporación mediante voltamperometría cíclica
• 3.7.1- Incorporación mediante el programa de pulsos de potencial
• 3.7.2- Estabilidad del electrodo de CV/PANI/H6[PM09V3O40]
• 3.8.1 Microscopía de barrido electrónico y dispersión de energía de rayos X (SEM-EDX)
• 3.8.2- Análisis de EDX
• 3.9.1- Oxidación de ácido ascórbico (AA) sobre el electrodo CV/PANI/H6[PM09V3O40] modificado
• 3.9.2- Optimización de los parámetros de la técnica voltamperometría de pulso diferencial (VDP)
• 3.9.3- Curva de calibración de AA

Zielsetzung und Themenschwerpunkte (Objetivos y Temas Clave)

El objetivo principal de esta investigación fue explorar las propiedades electroquímicas y electrocatalíticas de los polioxometalatos del tipo Keggin, específicamente el ácido 9-molibdo-3-vanadofosfórico (H₆[PM₉V₃O₄₀]), soportados sobre polianilina (PANI). Se buscaba determinar la influencia del compuesto sobre las propiedades de la PANI y explorar su potencial como electrocatalizador.

• Síntesis y caracterización del H₆[PM₉V₃O₄₀]
• Incorporación electroquímica del H₆[PM₉V₃O₄₀] sobre PANI
• Caracterización del electrodo modificado (CV/PANI/H₆[PM₉V₃O₄₀])
• Estudio de la actividad electrocatalítica del sistema para la oxidación del ácido ascórbico
• Evaluación del potencial del sistema como sensor electroquímico

Zusammenfassung der Kapitel (Resumen de Capítulos)

• Capítulo 1: Presenta una introducción a los polímeros conductores, con énfasis en la polianilina (PANI). Describe las propiedades de la PANI, su síntesis, y su uso en electrocatálisis. Además, se introduce el concepto de polioxometalatos y su importancia en catálisis oxidativa. Finalmente, se describe el ácido ascórbico y su determinación cuantitativa por técnicas electroquímicas.
• Capítulo 2: Describe el proyecto de investigación, incluyendo la hipótesis, los objetivos generales y específicos, la metodología experimental y las técnicas instrumentales utilizadas.
• Capítulo 3: Presenta los resultados experimentales obtenidos en la investigación. Se describe la síntesis y caracterización del H₆[PM₉V₃O₄₀], la preparación y estudio electroquímico de la PANI, la incorporación del polioxometalato sobre la PANI, y la caracterización del electrodo modificado. También se incluyen los resultados sobre la actividad electrocatalítica del sistema para la oxidación del ácido ascórbico y la construcción de una curva de calibración.

Schlüsselwörter (Palabras Clave)

Los principales términos y conceptos que se abordan en este trabajo incluyen: polianilina, polioxometalatos, electrocatálisis, ácido ascórbico, voltamperometría cíclica, dispersión de energía de rayos X (EDX), electrodos modificados, sensores electroquímicos, catálisis heterogénea, ácido 9-molibdo-3-vanadofosfórico (H₆[PM₉V₃O₄₀]).

• Universidad: Universidad de Los Andes Venezuela
• Calificación: Ninguna
• Autor: Miguel José Díaz Contreras (Autor)
• Año de publicación: 2010
• Páginas: 78
• No. de catálogo: V300151
• ISBN (Ebook): 9783656964377
• ISBN (Libro): 9783656964384
• Idioma: Español
• Etiqueta: estudio, keggin