Desarrollo de polímeros y superficies electro-ópticas

En el presente trabajo de tesis doctoral se realizó la caracterización y evaluación de nuevas estructuras orgánicas poliméricas con potencial aplicación en el desarrollo de dispositivos optoelectrónicos, como así también la construcción y caracterización de dispositivos fotovoltaicos conteniendo perovskitas híbridas orgánica-inorgánica como material fotoactivo.En una primer parte, se sintetizaron electroquímicamente películas poliméricas de porfirinas las cuales fueron caracterizadas mediante técnicas electroquímicas, espectroscópicas y espectro-electroquímicas. También fueron analizadas mediante medidas de fotovoltaje superficial, observándose en todos los casos la generación fotovoltaje, dependiendo la dirección en la cual ocurría la separación de cargas de la presencia de Zn(II) como metal central en el macrociclo. Por tal motivo, luego se estudió la influencia de un material aceptor de huecos y de un aceptor de electrones en los procesos de fotogeneración de dichas porfirinas, empleándose PEDOT generado electroquímicamente, y C60 y un derivado funcionalizado de éste. En este caso se observó que la presencia de dichos materiales selectivos a cargas ocasiona cambios en la dirección en la cual son separadas las cargas en el arreglo de bicapa con respecto a la capa simple de porfirina. También se generaron y estudiaron heterouniones conformadas por una porfirina metalizada y su base libre homóloga, donde mediante medidas de fotovoltaje se vió que la eficiencia con la cual la bicapa da lugar a estados de separación de cargas depende de la configuración del arreglo. Por otra parte, se sintetizó electroquímicamente y se caracterizó un polímero del tipo ?doble-cable? a partir de un monoméro constituido por una porfirina funcionalizada con C60 en una de sus posiciones meso. Se analizó también su capacidad para generar fotovoltaje, observándose que, tales polímeros resultaron ser más eficientes en la generación de que su homológo sin C60, lo cual los convierte en materiales con potencial aplicación en dispositivos fotovoltaicos.También se realizó el estudio sistemático de una serie de celdas solares basadas en perovskitas híbridas preparadas a partir de procesos en solución. Estas perovskitas, de fórmula general MAPbX3 (X = Cl, Br, I), exhibieron propiedades ópticas dependientes de la composición en halogenuros, incrementándose su energía de band-gap a medida que la proporción Br/I era mayor, mientras que la presencia del Cl durante el proceso de síntesis afecta las propiedades cristalinas de dicho material. Los dispositivos fueron preparados con diferentes arquitecturas mesoscópicas de celda, utilizándose TiO2 y Al2O3 nanoestructurados. También se realizó la caracterización fotovoltaica de dichos dispositivos, y el análisis de los procesos de recombinación mediante medidas de espectroscopía de impedancia electroquímica. Tales resultados revelaron que la presencia de Cl y Br en la red cristalina de la perovskita incrementan la resistencia de recombinación, lo cual se traduce en una mejor performance del dispositivo. Además, dicha resistencia de recombinación resultó ser mayor para los dispositivos conteniendo Al2O3 en comparación a su contraparte con TiO2. Por otra parte, cuando se estudió la estabilidad de los dispositivos, se observó que aquellos que contenían bromo resultaron ser los más estables.Por último se llevó a cabo la construcción de un dispositivo fotovoltaico basado en la perovskita MAPbI3 empleando una película polimérica conteniendo unidades de C60 como material aceptor de electrones en reemplazo del TiO2. Dicho polímero fue sintetizado electroquímicamente sobre electrodos de FTO mediante ciclos sucesivos de voltametría. Cuando se realizó la caracterización fotovoltaica de los dispositivos, la performance de éstos resultó ser mayor que su contraparte sin C60, demostrando que dicho material actúa eficazmente como aceptor de electrones en dichos dispositivos.In this phD thesis work was carried out the characterization and evaluation of new polymeric organic structures with potential application in the development of optoelectronic devices, as well as the construction and characterization of photovoltaic devices containing hybrid organic-inorganic perovskites as photoactive material. In a first part, porphyrin polymer films were electrochemically generated and characterized by electrochemical, spectroscopic and spectroelectrochemical experiments. Furthermore, they were analyzed by both transient and spectral dependent surface photovoltage measurements, shiwing that the direction in which the charge separation occurred depended on the presence of Zn (II) as the central metal in the macrocycle. For this reason, it was studied the effect of a hole acceptor and an electron acceptor material in the photogeneration processes of those porphyrins. For this purpose, it was used PEDOT electrochemically generated and C60 as charge selective materials, showing that the presence of a charge selective material dramatically change the direction in which the photocarriers are separated after photoexcitation of the porphyrin films, independiently of the presence of Zn(II) the porphyrin. In addition, heterojunctions formed by a metallized porphyrin and its homologous free base were generated and analyzed by means of photovoltage measurements, showing that the efficiency in the generation of photocarriers depends on the configuration of the array. On the other hand, a polymer containing both porphyrin and C60 covalently linked was electrochemically generated and characterized by means of electrochemical, spectroscopic and spectroelectrochemical measurements. The polymerics film were analyzed through photovolotage measurements showing that upon porphyrin excitation, the photovoltage generated is larger than the same for the homologues porphyrin polymer film, enlighten the effect of the presence of the C60 electron acceptor in the polymer structure. These results demonstrate that all materials studied are promising candidates for application in the development of optoelectronic devices. Moreover, a systematic study of a series of solution-processed perovskite solar cells was carried out. These perovskites, whose general formula is MAPbX3 (X = Cl, Br, I), showed tunable optical properties depending on the nature and ratio of the halides employed, increasing their band-gap energy as the ratio of Br/I was higher. In addition, the presence of Cl during the synthesis process affects the crystalline properties of such materials. The devices were prepared with different mesoscopic cell architectures, using nanostructured TiO2 and Al2O3, and their photovoltaic characteristic were measured. An analysis of the recombination processes was carried out by means of electrochemical impedance spectroscopy measurements. Such results disclose that the insertion of both Cl and Br in the perovskite lattice reduces the charge recombination rates in the light absorber film, thus determining the open circuit voltage (VOC) of the device. The samples prepared on a mesoporous Al2O3 electrode present lower charge recombination rates than those devices prepared on mesoporous TiO2. Furthermore, the adittion of Br in the perovskite structure has demonstrated to improve slightly the device lifetime of the devices. Finally, the construction of a photovoltaic device based on the MAPbI3 perovskite was carried out using a polymer film containing C60 units as electron acceptor material in replacement of TiO2. The polymer was electrochemically synthesized on FTO electrodes by cyclic voltammetry and characterized by means of electrochemical and spectroscopic measurements. The photovoltaic properties of the devices have shown that the performance of the cells containing C60-based polymer was greater than their counterpart without C60. This result demonstrated that the polimeric material acts efficiently as an electron acceptor in such devices based on perovskites.Fil: Suárez Ramanzin, Maria Belen. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; Argentin

Óxido mixto tipo perovskita embebido en membranas de alúmina porosa :diseño, síntesis y caracterización

Tesis (Magister en Ciencias Químicas) - - Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2019La perovskita cúbica de alta temperatura SrCoO3 es un material prometedor como cátodo constituyente de celdas de combustible de óxido sólido (SOFC), debido a su alta conductividad eléctrica y flujo de permeación de oxígeno. Tradicionalmente, las SOFCs operan por encima de los 1000 ºC, pero estas elevadas temperaturas pueden causar problemas, como la sinterización de los materiales o reacciones interfaciales entre los electrodos y el electrolito. Para evitarlo, es deseable operar las celdas en un intervalo de temperatura intermedia entre 550 y 850 ºC, conformando así las llamadas celdas de combustible de óxido sólido de temperatura intermedia (IT-SOFCs). Sin embargo, la disminución de la temperatura de operación conduce a una significativa caída en el potencial de celda. Además, la perovskita SrCoO3 no es estable por debajo de 900 ºC, lo que provoca una transición de la fase cúbica-3C a la fase hexagonal-2H, esta última de naturaleza aislante. Para evitar esta transición, se busca sustituir parte del sitio de cobalto por iones de alto estado de oxidación. La introducción de hasta un 5% de átomos dopantes en las posiciones de Co evita completamente la estabilización de la fase hexagonal, lo que constituye una de las principales mejoras requeridas para la comercialización de IT-SOFCs, razón que motiva el desarrollo de nuevos conductores mixtos iónico-electrónicos (MIECs) por tener mayor rendimiento. Por otra parte, los materiales nanoestructurados exhiben llamativas propiedades superlativas respecto de las que poseen los materiales masivos. Además, cuando los nanomateriales se organizan en arreglos regulares, se agregan efectos de proximidad y ordenamiento, por lo que las propiedades macroscópicas se vuelven sensibles a la configuración geométrica del conjunto. Ambas razones condujeron a plantear el objetivo central de este trabajo: diseñar, sintetizar y caracterizar el óxido mixto con estructura tipo perovskita (SrCo0,95V0,05O3), embebido en membranas de alúmina porosa (MAPs). En una primera etapa, se sintetizaron MAPs mediante el método de anodizado doble de aluminio de alta pureza, presentando poros con un alto grado de ordenamiento. Posteriormente, fueron inmersas en soluciones precursoras conteniendo los cationes de interés, mediante el método de “mojado de poros”, y gelificadas a través del método de descomposición de citratos o tartratos. De esta manera, pudo sintetizarse el óxido mixto SrCo0,95V0,05O3, al cual se le realizó la caracterización estructural mediante análisis Rietveld de los patrones de DRX, morfológica mediante FE-SEM, elemental por medio de EDS y espectroscópica, empleando FT-IR.202

Construcción de un fotoanodo de ZnO/Au/PDOT:PPS para su posible aplicación en celdas fotoelectroquímicas

En el proyecto presente de tesis se logró, a partir de técnicas electroquímicas, construir un fotoánodo (FA) en base a nanoestructuras de óxido de zinc (ZnO) con nanopartículas de oro ancladas a éstas, para posteriormente, recubrir el sistema con el polímero semiconductor poli(3, 4-etilendioxitiofeno) sulfonato de poliestireno (PEDOT:PSS). El ZnO es un óxido metálico semiconductor de tipo n que posee diversas morfologías nanoestructurales. Es un material cuyo uso en celdas fotoelectroquímicas ha ido en aumento. De igual manera, el oro, a niveles nanométricos, presenta diversas propiedades que lo convierten en un material interesante para aplicar en este tipo de celdas ya que se ha demostrado que puede incrementar la eficiencia de las mismas. Al buscar incrementar la eficiencia del sistema se ha incorporado un película de polímero PEDOT:PSS para así evaluar el efecto que tiene éste sobre el FA construido. En la primera parte de este proyecto se realiza la síntesis de nanoestructuras de ZnO sobre un sustrato conductor, así como la deposición de nanopartículas de Au sobre la superficie de éstas, aplicando técnicas electroquímicas en ambos casos. En la segunda parte, se recubre el sistema anteriormente generado (ZnO/Au) con una película de PEDOT:PSS. Finalmente, se evaluaron las propiedades conductoras y la eficiencia del sistema ZnO/Au/PEDOT:PSS empleando caracterizaciones electroquímicas

Sintetizar y caracterizar de la resistencia a la corro sión de recubrimientos cerámicos de (SiO2-TiO2- ZrO2-Bi2O3) producidos mediante la técnica sol-gel y depositados sobre las aleaciones de acero inoxidable AISI 316L y de titanio Ti6Al4V

Esta investigación tiene como objetivo la síntesis y caracterización de recubrimientos sol - gel para la protección contra la corrosión de la aleación acero inoxidable AISI/SAE 316L y la aleación de titanio Ti6Al4V. Los soles se prepararon a partir de una mezcla de precursor orgánicos tetraetoxisilano (TEOS) al 98% tetrabutoxido de titanio (TBT) al 97%, Zirconio (IV) butoxido (TBZ) al 80% en solución 1 - butanol y nitrato de bismuto penta - h idratado Bi(NO 3 ) 3 *5H 2 O. Para la preparación se fijaron como variables de estudio diferentes relaciones molares de (Si - Ti - Zr) - Bi en la cuales se variación las relaciones molares de Ti, Zr y Bi, el precursor silano se mantuvo constante. Para la caracterizac ión de los soles se realizaron estudios de reología y de pH. Seguidamente se sintetizaron los recubrimientos mediante la técnica spin - coating y luego se les aplicó un tratamiento térmico gradual para evitar el agrietamiento durante el proceso de secado. Pa ra evaluar su resistencia a la corrosión se realizaron pruebas de polarización potenciodinámica después de 45 min y espectroscopia de impedancia electroquímica en inmersión en una solución 3,5% de NaCl + 0,5M de H 2 SO 4 . Los recubrimientos obtenidos se cara cterizaron mediante microscopia electrónica de barrido (SEM), difracción de rayos X, (DRX), fluorescencia de rayos X (XRF), microscopia de fuerza atómica (AFM) Los resultados confirman que a mayor presencia de nitrato de bismuto en el sol tiende a estabili zar el pH, disminuyendo el proceso de gelificación de la solución obteniendo recubrimientos que responden mejor a la resistencia a la corrosión del material bajo estudio. Además, en las imágenes de AFM se puede observar que al aumentar la cantidad de nitra to de bismuto crecen en mayor proporción la formación de óxidos de bismuto que fomentan a mejorar la resistencia a la corrosión. Finalmente, los resultados obtenidos de los ensayos de adherencia evidencian que las películas ofrecen una buena adherencia al sustrato en todas sus condiciones de estudio, excepto la configuración (10 - 40 - 50) - 5%Abstract: This research aims at the synthesis and ch aracterization of sol-gel coatings for the corrosion protection of the AISI / SAE 316L stainless steel alloy and the titanium alloy Ti6Al4V. The soles were prepared from an organic precursor mixture Tetraethyl orthosilicate (TEOS) al 98% titanium (IV) n - bu toxide (TBT) al 99%, Zirconium (IV) butoxide (TBZ) to 80% in solution 1 - butanol and bismuth nitrate pentahydrate Bi(NO 3 ) 3 *5H 2 O. For the preparation, different molar ratios of (Si - Ti - Zr) - Bi were determined as study variables in which the molar ratios of Ti , Zr and Bi were varied, the silane precursor remained constant. For the characterization of the soles, rheology and pH studies. The coatings were then synthesized by the spin - coating technique and then a gradual heat treatment was applied to avoid crackin g during the drying process. To evaluate its corrosion resistance, potentiodynamic polarization tests were performed after 45 min and electrochemical impedance spectroscopy was immersed in a solution 3,5% NaCl + 0,5M H 2 SO 4 . The coatings obtained were char acterized by scanning electron microscopy (SEM), X - ray diffraction, (DRX), X - ray fluorescence (XRF), Atomic force microscopy (AFM). The results confirm that the higher presence of bismuth nitrate in the sun tends to stabilize the pH, reducing the gelation process of the solution obtaining coatings that respond better to the corrosion resistance of the material under study. Furthermore, in the AFM images it can be observed that increasing the amount of bismuth nitrate increases the formation of bismuth oxide s which increase the resistance to corrosion. Finally, the results obtained from the adhesion tests show that the films have a good adhesion to the substrate in all their study conditions, except for the configuration (10-40-50) -5%Maestrí

ELECTRODOS AVANZADOS PARA PILAS DE COMBUSTIBLE DE ÓXIDO SÓLIDO (SOFCs)

Las celdas de combustible de óxido sólido (cuyo acrónimo en inglés es SOFC) son dispositivos energéticos capaces de convertir la energía química de un combustible directamente en energía eléctrica. Esto las dota de unas eficiencias eléctricas muy elevadas, que pueden llegar a ser del 80% si se aprovecha su calor residual de alta calidad mediante turbinas. Además, son capaces de funcionar con una gran variedad de combustibles: hidrógeno, gas natural, gas de síntesis, etanol, metanol, etc. Sin embargo, para su inserción en la cadena de producción energética, su temperatura de funcionamiento debería disminuir al rango de 500-700 ºC sin que se redujeran las densidades de potencias eléctricas generadas. Las SOFC convencionales se basan en la conducción de iones oxígeno de su electrolito, que separa la reacción de combustión del combustible en sus semi-reacciones electroquímicas, generando de este modo la energía eléctrica directamente. Al disminuir la temperatura de operación en este tipo de SOFC, con electrolitos (o membranas) delgados e hidrógeno como combustible, la principal limitación de funcionamiento se centra en la activación y reducción del oxígeno que tiene lugar en el electrodo denominado cátodo. Por otro lado, el empleo de otros combustibles basados en carbono no es compatible con los materiales de ánodos actualmente utilizados. Por tanto, es necesario el desarrollo de nuevos cátodos con mejoradas propiedades electrocatalíticas para la reducción de oxígeno a menores temperaturas, cuyas propiedades termo-mecánicas sean compatibles con las del resto de componentes de la celda, y la obtención de ánodos capaces de funcionar con combustibles basados en carbono. La combinación conjunta de varios lantánidos y bario en la estructura perovskita (LalPrpSmsBab)0.58Sr0.4Fe0.8Co0.2O3 ha permitido obtener compuestos con resistencias de polarización de electrodo significantemente menores que las mostradas por el cátodo del estado de la técnica La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3 en el rango de temperaturas 450-650 ºC.Vert Belenguer, VB. (2011). ELECTRODOS AVANZADOS PARA PILAS DE COMBUSTIBLE DE ÓXIDO SÓLIDO (SOFCs) [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/14669Palanci

XXII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica (XXII CAFQI)

Recopilación de resúmenes de los trabajos presentados en el XXII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica (XXII CAFQI), llevado a cabo en modalidad virtual los días 19, 21, 23, 27 y 29 de abril de 2021 en la Universidad Nacional de La Plata.Facultad de Ciencias Exacta

Tópicos actuales de la cerámica : Libro de resúmenes de las 4º Jornadas Nacionales de Investigación Cerámica (JONICER)

Me es muy grato escribir las siguientes líneas, sabiendo que las Cuartas Jornadas Nacionales de Investigación en Cerámica (4º JONICER) son un hecho consumado. La Asociación Técnica Argentina Cerámica (ATAC) es una entidad creada hace más de 50 años con el objeto de potenciar la actividad técnica (industrial y académica) del sector cerámico. En la actualidad lleva adelante cursos de capacitación, congresos, exposiciones y, además, cuenta con la difusión de publicaciones semestrales nucleadas en Cerámica y Cristal, una revista enfocada al sector técnicoindustrial. Con la realización de las jornadas, ATAC se propone generar un espacio de encuentro con los profesionales dedicados a la CERÁMICA en su más amplia definición, con el fin de articular y compartir los distintos aportes de cada uno de los actores del sector, reflejados en la amplitud de las distintas áreas temáticas que se abordan en las jornadas. Resaltamos la amplitud de temáticas abordadas por los trabajos presentados en las 4º JONICER. Investigaciones en ARTE, DISEÑO, ARQUEOLOGÍA, INGENIERÍA, EDUCACIÓN, CIENCIA e INDUSTRIA CERAMICAS son motivo de estudio y reflexión en las 4º JONICER. El Sector Cerámico no escapa a la realidad del país, la contracción industrial es evidente y preocupante. Han cerrado muchas instalaciones industriales, ha bajado el consumo y al mismo tiempo la apertura desmedida a la importación ha configurado un contexto adverso. Del mismo modo el sector de Ciencia y Técnica ha visto un retroceso en su presupuesto y en su valor simbólico: el ex Ministerio de Ciencia, Tecnología e innovación ha sido degradado a dicha Secretaria en el 2018. Estos hechos acarrean como resultado notables dificultades para realizar actividades de difusión y fomento como la que nos convoca, pero que, pese a ello, no han amedrentado al colectivo que hacemos JONICER. Hemos redoblado los esfuerzos para poder salir adelante, e incluso apostar a un encuentro con un significativo número de contribuciones y conferencistas nacionales e internacionales de excelencia, sumado al curso de posgrado que presenta una verdadera oportunidad de formación para los profesionales del sector. Estamos convencidos que ATAC tiene la potencialidad de nuclear a todos los actores aquí presentes. Tenemos como objetivo aportar hacia la conformación de una identidad de comunidad científicatecnológica-académica interdisciplinar por definición. Las experiencias en la sede de San Telmo (2015 y 2016) y de Mar del Plata (2017) fueron fructíferas. La consolidación de las JONICER nos da mucha satisfacción. Las cuartas son un hecho que se presentan con más de 100 contribuciones y más de 20 conferencias. Nos es muy grato saber que, se están nucleando los esfuerzos, para la organización de las 5º JONICER en el año 2021, lo cual les daría continuidad a los encuentros. Aprovecho una vez más, en nombre ATAC, para felicitar al Comité organizador de las 4 º JONICER por el esfuerzo que han llevado adelante y darle las gracias por el apoyo a todas las personas, instituciones y empresas que hicieron estas jornadas posibles; y por último a los participantes que son los verdaderos protagonistas del evento. Sin más, los saludo en nombre de la Asociación Técnica Argentina de Cerámica, deseándoles unas exitosas Jornadas.Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y TécnicasCentro de Tecnología de Recursos Minerales y Cerámic

Tópicos actuales de la cerámica : Libro de resúmenes de las 4º Jornadas Nacionales de Investigación Cerámica (JONICER)

Me es muy grato escribir las siguientes líneas, sabiendo que las Cuartas Jornadas Nacionales de Investigación en Cerámica (4º JONICER) son un hecho consumado. La Asociación Técnica Argentina Cerámica (ATAC) es una entidad creada hace más de 50 años con el objeto de potenciar la actividad técnica (industrial y académica) del sector cerámico. En la actualidad lleva adelante cursos de capacitación, congresos, exposiciones y, además, cuenta con la difusión de publicaciones semestrales nucleadas en Cerámica y Cristal, una revista enfocada al sector técnicoindustrial. Con la realización de las jornadas, ATAC se propone generar un espacio de encuentro con los profesionales dedicados a la CERÁMICA en su más amplia definición, con el fin de articular y compartir los distintos aportes de cada uno de los actores del sector, reflejados en la amplitud de las distintas áreas temáticas que se abordan en las jornadas. Resaltamos la amplitud de temáticas abordadas por los trabajos presentados en las 4º JONICER. Investigaciones en ARTE, DISEÑO, ARQUEOLOGÍA, INGENIERÍA, EDUCACIÓN, CIENCIA e INDUSTRIA CERAMICAS son motivo de estudio y reflexión en las 4º JONICER. El Sector Cerámico no escapa a la realidad del país, la contracción industrial es evidente y preocupante. Han cerrado muchas instalaciones industriales, ha bajado el consumo y al mismo tiempo la apertura desmedida a la importación ha configurado un contexto adverso. Del mismo modo el sector de Ciencia y Técnica ha visto un retroceso en su presupuesto y en su valor simbólico: el ex Ministerio de Ciencia, Tecnología e innovación ha sido degradado a dicha Secretaria en el 2018. Estos hechos acarrean como resultado notables dificultades para realizar actividades de difusión y fomento como la que nos convoca, pero que, pese a ello, no han amedrentado al colectivo que hacemos JONICER. Hemos redoblado los esfuerzos para poder salir adelante, e incluso apostar a un encuentro con un significativo número de contribuciones y conferencistas nacionales e internacionales de excelencia, sumado al curso de posgrado que presenta una verdadera oportunidad de formación para los profesionales del sector. Estamos convencidos que ATAC tiene la potencialidad de nuclear a todos los actores aquí presentes. Tenemos como objetivo aportar hacia la conformación de una identidad de comunidad científicatecnológica-académica interdisciplinar por definición. Las experiencias en la sede de San Telmo (2015 y 2016) y de Mar del Plata (2017) fueron fructíferas. La consolidación de las JONICER nos da mucha satisfacción. Las cuartas son un hecho que se presentan con más de 100 contribuciones y más de 20 conferencias. Nos es muy grato saber que, se están nucleando los esfuerzos, para la organización de las 5º JONICER en el año 2021, lo cual les daría continuidad a los encuentros. Aprovecho una vez más, en nombre ATAC, para felicitar al Comité organizador de las 4 º JONICER por el esfuerzo que han llevado adelante y darle las gracias por el apoyo a todas las personas, instituciones y empresas que hicieron estas jornadas posibles; y por último a los participantes que son los verdaderos protagonistas del evento. Sin más, los saludo en nombre de la Asociación Técnica Argentina de Cerámica, deseándoles unas exitosas Jornadas.Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y TécnicasCentro de Tecnología de Recursos Minerales y Cerámic

Estudio de mejora de las propiedades de polímeros conductores electrogenerados : verificación de parámetros de aplicación tecnológica

Since their discovery, the spectacular properties of polymers called "conducting" have given rise to an important field of study in order to obtain knowledge about them and their commercial application in many fields such as those reviewed in first chapter of this thesis. To achieve the greatest potential of conducting polymers (CP) an improvement in making the polymerization processes is needed. Ways of obtaining conducting polymer based materials with electric properties in accordance with the corresponding applications are required. In the second chapter, the experimental methodology applied to the development of the studies that constitute the later chapters has been advanced. This chapter has also included all the analytical techniques used. The study of the optimization of electrochemical polymerization conditions of two conducting polymers such as poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT), poly(N-methylpyrrole) (PNMPy) and three-layered systems formed of alternating films from the two previous CPs has been presented in the third chapter. This improvement has been divided into two phases: - The reduction of the monomer concentration in the solution and simultaneous application of dynamic flow conditions therein during the electrochemical generation. - The reduction of the concentration of supporting electrolyte, keeping the monomer concentration at the previous reduced value and stirring the solution, as in the previous case. This second decrease has only been applied to PEDOT. The purpose of these studies has been to decrease the pollutant load of depleted solutions, reducing the environmental impact in CP films manufacturing, which has also maintained and even increased some of the properties of their electrical response. The effectiveness of the method by making an application in a supercapacitor has also been demonstrated. In the fourth chapter, studies about electrolytic polymerization and characterization of the properties of the composite materials obtained with a PNMPy base and two types of incorporations have been developed as: - Cu nanoparticles obtained by the reduction reaction of an aqueous solution of copper chloride (II). - Nanoparticles of molybdenum oxide (VI) suspended in an acetonitrile-water mixture. With the making of these composite materials, modulating the electroactive properties of the PNMPy has been pursued. The fifth chapter has focused to the study of obtaining PEDOT and PNMPy alternating layers to form three-layered films whose intermediate layer incorporates a dielectric material such as montmorillonite (MMT) clay. The influence of this type of clay has been related to the properties regarding the thickness of the PEDOT inner and outer layers. These materials have also been characterized for their application as supercapacitors. Finally, PEDOT films generated in acetonitrile and deionized water solutions have been subjected to a simple thermal treatment whose results have been studied in sixth chapter. This treatment has caused an increase in the material conductivity that has been associated with a modification of its physical structure, which depends on the solvent used in the anodic polymerization. The nature of the structural changes promoted by the heat treatment has also been analysed.Desde su descubrimiento, las espectaculares propiedades de los polímeros llamados "conductores" han suscitado un importante ámbito de estudio en aras de conseguir su conocimiento y su aplicación comercial en multitud de campos como los que se han revisado en el primer capítulo de la presente tesis. El gran potencial que representan los polímeros conductores, pasa por facilitar y mejorar los procesos de polimerización. Pero también por encontrar formas de obtener materiales con propiedades electroactivas acordes con las aplicaciones correspondientes. En el segundo capítulo se ha expuesto la metodología experimental utilizada para el desarrollo de los estudios de los capítulos posteriores. Asimismo, incluye todas las técnicas analíticas empleadas. El estudio de optimización de las condiciones de electropolimerización de dos polímeros conductores como son poli(3,4-etilendioxitiofeno) (PEDOT), poli(N-metilpirrol) (PNMPy) y sistemas tricapa formados por films alternos de los dos polímeros anteriores, se ha presentado en el tercer capítulo. Dicha mejora se ha dividido en dos fases: - Reducción de la concentración de monómero en la disolución y aplicación simultánea de condiciones dinámicas de flujo en la misma durante la electrogeneración. - Reducción de la concentración de electrolito dopante, manteniendo la concentración de monómero en el valor reducido anterior y la agitación de la disolución como en el caso precedente. Esta segunda disminución sólo ha sido aplicada a PEDOT. La finalidad de estos estudios ha sido aminorar la carga contaminante de las soluciones agotadas, reduciendo el impacto ambiental en la fabricación de los films de polímeros conductores, que además han mantenido e incluso incrementado algunas de las propiedades de su respuesta eléctrica. También se ha demostrado la eficacia del método realizando una aplicación en un supercapacitor. En el cuarto capítulo se han desarrollado estudios de polimerización electrolítica y caracterización de las propiedades de los materiales compuestos obtenidos con base de PNMPy y dos tipos de incorporaciones como: - Nanopartículas de Cu obtenidas por reacción de reducción de una solución acuosa de cloruro de cobre (II). - Nanopartículas del óxido de molibdeno (VI) en suspensión en una mezcla acetonitrilo-agua. Con la elaboración de estos materiales compuestos se ha perseguido modular la electroactividad del PNMPy. El quinto capítulo se ha dedicado al estudio de obtención de films tricapa constituidos por películas alternas de PEDOT y PNMPy, cuya capa intermedia incorpora un material dieléctrico como la arcilla denominada montmorillonita (MMT). Se ha relacionado la influencia de la arcilla en las propiedades respecto al espesor de las capas interna y externa de PEDOT. Estos materiales también han sido caracterizados para su aplicación como supercapacitores. Por último, films de PEDOT generado en solución de acetonitrilo y agua desionizada han sido sometidos a un tratamiento térmico en secuencia simple cuyos resultados se han estudiado en el capítulo sexto. Dicho tratamiento ha provocado un incremento de su conductividad asociado a una modificación de la estructura física del material, que ha dependido del disolvente utilizado en la electropolimerización. También se ha analizado la naturaleza de los cambios estructurales promovidos por el tratamiento térmico