Síntesis de polímeros electroconductores para la aplicación en dispositivos energéticos no-convencionales / Daniella Esperanza Pacheco Catalán

Tesis (Doctorado en Materiales Poliméricos) .-- Centro de Investigación Científica de Yucatán, 2009.

En este trabajo, se reporta sobre la síntesis de materiales nanoestructurados a base de polímero conductor intrínseco para su aplicación como electrocatalizador en celdas de combustible y como electrodos en supercondensadores. Para ello, se sintetizaron nanopartículas de polfmero conductor intrínseco por síntesis química, obteniendo partículas de poli(3- metiltiofeno), poli(pirrol) y poli(tiofeno) con diámetros de 39 a 75 nm. Asimismo, mediante una nueva metodología de síntesis en fase vapor, se obtuvieron materiales híbridos a base de carbón mesoporoso y los polímeros conductores intrínsecos poli(anilina), poli(pirrol), poli(tiofeno) y poli(3-metiltiofeno). Para las nanopartículas poliméricas se encontró actividad electrocatalítica para la reacción de reducción de oxígeno en un electrolito acuoso de ácido sulfúrico 0.5 M. Para el poli(tiofeno) se determinó que el rango de actividad se encuentra entre -620 mVSCE Y -500 mVSCE. Para el poli(pirrol) y el poli(3- metiltiofeno) no se observa claramente la reacción de reducción de oxfgeno; sin embargo, se presentan hombros en la curva de voltametría cfclica alrededor de - 600 mVSCE Y -500 mVSCE , respectivamente, los cuales se relacionaron a ésta reacción. Respecto a la reacción de evolución de hidrógeno, en el caso del poli(pirrol), las reacciones de reducción de oxigeno y de evolución de hidrógeno se encuentran traslapadas en un rango de potencial entre -400 mVSCE Y -1000 mVSCE, por lo que no se pudo distinguir cada una de las reacciones por separado. Para el poli(3-metiltiofeno), la evolución de hidrógeno ocurre en un rango de potencial entre -700 mVSCE a -1000 mVSCE, iniciando a potenciales más bajos para menores velocidades de barrido. En cuanto al poli(tiofeno), se observó el caso contrario: la reacción ocurre en un rango de -800 a 920 mVSCE, iniciando a potenciales más bajos para velocidades de barrido más altas. En cuanto a los materiales híbridos de poli(anilina), poli(pirrol), poli(tiofeno) y poli(3-metiltiofeno) sobre carbón mesoporoso, estos presentaron un total de polfmero formado de entre 0.17 y 3.41 por ciento w/w con respecto al compuesto carbón-polfmero. Los materiales hfbridos presentan una superficie BET de entre 344 y 396 m2/g para el carbón/poli(tiofeno) y carbón/poli(anilina), respectivamente. En todos los casos, los valores fueron inferiores a los del carbón sin modificar, el cual tuvo una superficie BET de 555 m2/ g. Respecto a la estructura porosa, no se presentaron cambios significativos respecto al carbón original para poros con diámetros menor a 8 nm y mayor a 30 nm; sin embargo, para poros con diámetros entre los 10 y 30 nm, se observa una reducción en el volumen de poros respecto al carbón sin modificar, debido a la presencia del polfmero y al medio altamente oxidante durante el proceso de polimerización.