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http://ciqa.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1025/542| Compósitos polianilina-nitruro de carbono polimérico modificado orientados al almacenamiento de energía | |
| MANUEL EDUARDO MARTINEZ CARTAGENA | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución-NoComercial-SinDerivadas | |
| Maestría en tecnología de polímeros | |
| El presente trabajo consistió en tres etapas como se detallan a continuación:
En la primera etapa se llevó a cabo la síntesis de nitruro de carbono polimérico
modificado mediante condiciones solvotermales utilizando como precursores
urea y pentóxido de fósforo. Las reacciones se realizaron en una autoclave de
acero inoxidable hermética sellada que opero como reactor. Las condiciones de
reacción consistieron en evaluar el tiempo de reacción (entre 7 y 24 horas), zinc
metáli co como catalizador, temperatura (entre 230-280°C) y tipo de sol vente
(tolueno y hexano, ). Los productos se caracterizaron por medio de di versas
técnicas: RMN, XRD, FTIR, Análisis Elemental , TGA, TEM, SEM, XPS y AFM. Los
resultados de la caracterización mostraron la obtención de material es tipo gCN
modificado con oxígeno, fósforo, así como morfologa tipo laminar. La
estructura y composición química del g-CN modificado revelaron que está es
dependiente de l os el ementos dopantes y de las condiciones de reacción.
En l a segunda etapa se investigó el depósito de l a hematina (catalizador
biomimético con actividad tipo peroxidasa) sobre las láminas de g -CN
modificado, encontrándose que el nitruro de carbono polimérico modificado es
capaz de interactuar con esta metaloporfirina para formar un ensamblaje
supramolecular hematina/g-CN modificado. Esto último esta soportado por el
análisis de los resultados de técnicas de UV-vi s y XRD.
En la últma etapa de este trabajo se utilizó el ensamble molecular Hematina/gCN
modificado para catalizar la síntesis biomimética de polianilina, para tal
propósito el catalizador fue dispersado en medio ácido (pH 1), condiciones que
han sido reportadas como las más apropiadas para obtener la forma
intrínsecamente semiconductora (emeraldina) de este polímero. Los productos
de estos experi mentos fueron caracteri zados por UV-Vi s, XRD, TEM, SEM, FTI R,
TGA y pruebas electroquímicas (voltametríacíclica, cronopotenciometría y EIS).
El análisis de los resultados obtenidos indica que los nanocompósitos PANI/g- cadenas poliméricas sufren degradación debido a la ruptura generada en los procesos de transferencia, es decir durante la adsorción-desorción de iones del electrolito y también a la aplicación de potenciales elevados que eventualmente conduce a la degradación de la cadena por sobreoxidación y como consecuencia ocurre una pérdida considerable de estabilidad tras cientos de ciclos de operación. Bajo este contexto, este trabajo plantea el diseño de un electrodo basado en PANI incorporando un material de soporte que le dote de excelente estabilidad en los procesos de carga-descarga. La combinación de los nitruros de carbono y la polianilina para aplicación en electrodos pseudocapacitivos no ha sido estudiada con antelación. La fabricación de dichos compósitos debe ofrecer ventajas en la respuesta electroquímica del material electroactivo. En primer lugar, la naturaleza laminar del g-CN ofrece la posibilidad de nanoestructurar bidimensionalmente a las cadenas de polianilina. Esto se origina debido a las interacciones tipo π-π dada la conformación planar y rigidez propia de ambas macromoléculas, y además por las interacciones de tipo van de Waals y puentes de hidrógeno generados entre los grupos N-H existentes en los dos polímeros. En segunda instancia la estabilidad química y estructural del g-CN aminora los efectos en la degradación que se observan tras múltiples ciclos de carga-descarga en la polianilina. Finalmente, a través de un efecto sinérgico es posible incrementar la densidad energética del compósito, efecto profundamente socorrido en el ámbito de los supercapacitores. Lo anterior, posibilita un método biocatalizado de manufactura de compósitos supercapacitivos gCN/polianilina a gran escala, cuyo impacto ambiental sea suficientemente bajo y ser considerado un nuevo enfoque de síntesis verde de materiales nanoestructurados orientados al almacenamiento de energía. | |
| 2007 | |
| Trabajo de grado, maestría | |
| QUÍMICA | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis de Maestría |
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| Tesis MTP Manuel Eduardo Martinez Cartagena 8 Feb 2018.pdf | 7.03 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |