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Obtencion de nanocompuestos de matriz polimerica para aplicaciones electroquimicas.

Obtaining polymer matrix nanocomposites for electrochemical applications

Introduccion

Actualmente los materiales empleados para aplicaciones electroquimicas son materiales metalicos, que se caracterizan por sus excelentes propiedades de conductividad termica y electrica. En el caso de electrodos para deteccion de contenido de sustancias en agua (Suarez, 2017) los electrodos empleados son principalmente de mercurio debido a sus propiedades electroquimicas particulares, pero es un material toxico, ademas en temperatura ambiente su estado es liquido lo que limita su uso para ciertas aplicaciones como el caso de mediciones en linea, por lo que es deseable reemplazarlo. (Otero, 2003). En los ultimos anos (2011 en adelante) se ha venido estudiando el comportamiento de electrodos de pelicula de bismuto con estano (Xiong, Luo y Li, 2011; Pan et al, 2012) y estano (Tian, 2012) obtenidas in situ por electrolisis o a partir de aleaciones de soldadura de Bi-Sn, para el analisis de metales en solucion. En general se ha encontrado que los electrodos con contenido de estano tienen un comportamiento similar al de los electrodos de bismuto. Los desarrollos mas recientes de los electrodos de bismuto se basan en la modificacion del metal en forma nanoestructurada, en combinacion con otros metales o con otros materiales como grafeno o polimeros (Chen, et al., 2014; Li, et al.,2014).

En el presente trabajo se sintetizo poliestireno sulfonado a partir del cual se obtuvieron soluciones en las que se llevo a cabo la sintesis in situ de las nanoparticulas de los metales empleados. En las figuras 1 y 2 se muestra la unidad repetitiva del poliestireno (PS) y del poliestireno sulfonado PS-SO.

Materiales y Metodos

Se sintetizo PS de grado industrial a traves de la tecnica de polimerizacion via radicales libres, en emulsion acuosa con presencia de persulfato de potasio, usando brij como agente surfactante y sulfonato de sodio como agente sulfonador. Se obtuvieron nanoparticulas de (Bi) y (Sn) a partir de sus sales metalicas, con reacciones de reduccion in situ en presencia de borohidruro de sodio y en soluciones de PS-SO.

Ademas, se realizaron peliculas de los nanocompuestos obtenidos para someterlos a caracterizacion bajo los ensayos de Espectroscopia de Infrarrojo por Transformada de Fourier (FTIR) y Microscopia electronica de barrido (SEM). A los polimeros sulfonados obtenidos tambien se les realizaran pruebas de solubilidad en solventes comunes de poliestireno y viscosimetria con viscosimetro Cannon Fenske.

Resultados y discusiones

La figura 3 muestra el espectro de infrarrojo obtenido a partir de los nanocompuestos sintetizados.

Se observan bandas de 3024, 3400 y entre 1400-1700 [cm.sup.-1], las cuales son caracteristica para el poliestireno. Encontramos tambien eteres alifaticos entre las bandas de 1036 y 1182 [cm.sup.-1] caracteristico para el brij. Y las bandas del grupo sulfonico entre 1600-1650 [cm.sup.-1] caracteristicas para el sulfato de potasio. Para los espectros de los nanocompuestos observamos ademas de las bandas de absorcion caracteristicas para el poliestireno sulfonado anteriormente descritas, las bandas caracteristicas de los grupos aromaticos bencenicos en 560, 684 y 824 [cm.sup.-1]. Eventualmente se compararan los espectros obtenidos con las bandas de absorcion reales identificadas para el poliestireno y las nanoparticulas en sus estados puros. Posteriormente se les realizara ensayo SEM a todas las muestras a fin de identificar la influencia que tiene el grado de sulfonacion de los polimeros en el tamano y la dispersion de las nanoparticulas en la matriz polimerica

Conclusiones

Se realizo la sintesis de nanocompuestos PS-SO/Sn y se realizaron analisis de FTIR para determinar posibles cambios en las bandas caracteristicas debidas a la presencia del metal. Es necesario seguir con la caracterizacion estructural y funcional que permita concluir a cerca de los objetivos iniciales

Agradecimientos

Yuber Tiusaba Avendano y Vicerrectoria de Investigacion de la Universidad ECCI por el apoyo al Semillero de Investigacion SIMP a traves de la convocatoria 2018.

Referencias

Chen, L., Li, Z., Meng, Y., Zhang, P., Su, Z., Liu, Y., ... & Yao, S. (2014). Sensitive square wave anodic stripping voltammetric determination of [Cd.sub.2]+ and [Pb.sub.2]+ ions at Bi/Nafion/overoxidized 2-mercaptoethanesulfonate-tethered polypyrrole/glassy carbon electrode. Sensors and Actuators B: Chemical, 191, 94-101. doi: https://doi.Org/10.1016/j.snb.2013.09.084

Li, Z., Chen, L., He, F., Bu, L., Qin, X., Xie, Q., ... & Luo, S. (2014). Square wave anodic stripping voltammetric determination of [Cd.sub.2]+ and [Pb.sub.2]+ at bismuth-film electrode modified with electroreduced graphene oxidesupported thiolated thionine. Talanta, 122, 285-292. doi: https://doi.Org/10.1016/j.talanta.2014.01.062

Otero, T. F. (2003). Polimeros conductores: sintesis, propiedades y aplicaciones electroquimicas. Revista Iberoamericana de polimeros, 4(4), 1-50.

Pan, D., Zhang, L., Zhuang, J., Lu, W., Zhu, R., y Qin, W. (2012). New application of tin-bismuth alloy for electrochemical determination of cadmium. Materials Letters, 68,472-474. doi: https://doi.org/10.1016/j. matlet.2011.11.038

Suarez, O. (2017). Obtencion y caracterizacion electroquimica y estructural de nanocompositos de copolimeros sulfonados/ bismuto--estano. (Tesis doctoral). Universidad Nacional de Colombia, Bogota, Colombia.

Tian, Y. Q., Luo, H. Q., y Li, N. B. (2012). Stannum film electrode for square wave voltammetric determination of trace copper (II). Journal of Solid State Electrochemistry, 16(2), 529-533. doi: https://doi.org/10.1007/ S10008-011-1363-2

Xiong, C. H., Luo, H. Q., y Li, N. B. (2011). A stannum/bismuth/poly (p-aminobenzene sulfonic acid) film electrode for measurement of Cd (II) using square wave anodic stripping voltammetry. Journal of electroanalytical chemistry, 651(1), 19-23. doi: https://doi.Org/10.1016/j.jelechem.2010.ll.011

Modalidad: Poster

Diana Mel iza Suarez-Santafe (1), Lisel Johanna Olarte-Guerrero (2), Helia Bibiana Leon-Molina (3)

(1) Universidad ECCI, Cra. 19 #49-20, Bogota, Colombia.

(2) Universidad ECCI, Cra. 19 #49-20, Bogota, Colombia.

(3) Universidad ECCI, Cra. 19 #49-20, Bogota, Colombia. hleonm@ecci.edu.co

Leyenda: Figura 1. Estructura quimica del PS

Leyenda: Figura 2. Estructura quimica del PS-SO

Leyenda: Figura 3. FTIR de los nanocompositos de estano (Sn)
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Author:Suarez-Santafe, Diana Meliza; Olarte-Guerrero, Lisel Johanna; Leon-Molina, Helia Bibiana
Publication:Informador Tecnico
Date:Sep 13, 2018
Words:1062
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