María Angélica Pardo Roa

Título Tesis:  “Síntesis y caracterización de monómeros derivados de anilina y tiofeno y sus polímeros, para ser evaluados en el desarrollo de sensores amperométricos”

Profesor (a) Guía:  Fernando Díaz / María Angélica del Valle
Defensa de Tesis Doctoral:  12 de octubre de 2016

Resumen

Se ha sintetizado tres unidades monoméricas a base de anilina-tiofeno, anilina-3-metiltiofeno y anilina-3-hexiltiofeno, denominadas TANI, TANIr1 y TANIr2, respectivamente, siguiendo la metodología de Susuki-Miyaura, con rendimientos de hasta 96 %. Estas unidades se polimerizaron mediante oxidación con FeCl3, para dar los correspondientes polímeros PTANI, PTANIr1 y PTANIr2. Todos estos productos se caracterizaron espectroscópicamente, mediante FT-IR, UV-Vis, RMN y RAMAN, confirmando la pureza de cada monómero y la efectiva polimerización de los mismos, para obtener principalmente cadenas lineales, aunque el análisis de resonancia muestra que presentan baja regioselectividad, con uniones tipo cabeza-cola, cola-cola y cabeza-cabeza, en diferentes proporciones.

Además, los polímeros se han caracterizado evaluando su solubilidad, peso molecular -mediante cromatografía de exclusión de tamaño-, estabilidad térmica y conductividad, tanto en su forma neutra, como previamente dopados con yodo. De estos resultados se deduce que el aumento de la cadena lateral en el anillo de tiofeno genera un significativo aumento en la solubilidad del polímero, que presenta fracciones solubles de mayor peso molecular, sin embargo, se aprecia disminución de la estabilidad térmica y de la conductividad.

Por otra parte, el estudio electroquímico de electrodos de platino o de acero modificados con estos polímeros, en general da cuenta de ausencia de procesos de p- o n-dopaje para los polímeros neutros. Por el contrario, se observan procesos red-ox (p-dopaje) de los polímeros previamente dopados con yodo, poco selectivos para PTANI y PTANIr1 y selectivos para iones nitrato para los sistemas Pt|PTANIr2 lo que hace de estos sistemas candidatos para sensores amperométricos de este anión, por lo que se realizaron los ensayos preliminares para verificar estas aplicaciones. Además, la caracterización de los electrodos modificados se llevó a cabo por espectroscopía Raman y microscopías de fuerza atómica y de barrido electrónico.

En definitiva, se establece que PTANI, PTANIr1 y PTANIr2 pueden ser útiles para prevenir la corrosión, mientras que PTANIr2 en su forma dopada se puede usar como sensor desechable, para lo cual presenta gran reproducibilidad y una respuesta amperométrica proporcional a la concentración de nitrato, en el intervalo entre 5 y 50 ppm, con ajustes lineales de R2 de hasta 0,998.

 

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