Control del recubrimiento superficial de nanotubos de carbono de pared simple modificados con injertos de sales de piridina-diazonio. Efecto en el comportamiento electrocatalítico.
Resumen: La funcionalización de nanotubos de carbono con aril-piridinas fue informado por Bayazit et al [1] vía reacción química; la cual fue replicada por otros grupos de investigación, incluyendo Cao et al [2] para su uso como catalizadores para la reducción de oxígeno, funcionalizando estos sistemas con ftalociacianinas de Hierro (II).
La metodología propuesta por Cao et al [2], implica la síntesis de la sal de diazonio, a partir de los precursores 4-amino-piridina y nitrito de sodio en HCl (Cl como anión de la sal) a 0°c, estas condiciones implican que la reacción sea altamente inestable y debido a ello se utilice una cantidad excesiva de reactivos, además del nulo control en la cantidad del recubrimiento del injerto sobre el nanotubo. En base a los antecedentes mencionados, se realizó la optimización en la construcción del sistema electródico con el fin de disminuir la cantidad de precursores utilizados, encontrar la razón óptima en masa SWCNT/Py y estudiar el efecto del recubrimiento en la actividad electrocatalítica para reducción de oxígeno molecular.
La síntesis de los sistemas, se basó en lo reportado por Cao et al. [3], en donde se ocupó una proporción en masa entre SWCNTs y 4-amino piridina de 10/660, en base a este antecedente se ocupó proporciones SWCNT/4-amino-piridina de 10/165, 10/40, 10/20, 10/10, 10/5 y 10/1.
Se realizó un estudio estadístico del recubrimiento del injerto Py enlazado covalentemente sobre los SWCNTs de los distintos sistemas, mediante espectroscopía RAMAN, y se evaluó cómo este recubrimiento afecta la electrocatálisis de reducción de oxígeno, mediante voltamperometría cíclica sobre un electrodo OPG. Se demostró que existe un comportamiento “volcán” entre en grado de recubrimiento y el desempeño catalítico de los sistemas, en donde el sistema OPG/SWCNT/PyFePc sintetizado con una proporción SWCNT/4-APy=(10/5), presento el mejor desempeño electrocatalítico para la reacción de reducción de oxígeno. Adicionalmente se realizó un estudio de la resistencia a la transferencia de carga de los sistemas mediante impedancia electroquímica y estudios morfológicos mediante microscopía de fuerza atómica (AFM).