Caracterización electroquímica fisicoquímica de un nanomaterial híbrido Nafion/Ag-NPs

Abstract

La particular estructura química de la matriz perfluorosulfónica del Nafion, con dominios hidrofílicos e hidrofóbicos segregados formando canales nanoscópicos, ha dado pie a su uso como modelo de estructura para la fabricación de nanocompuestos polímero-metal mediante el crecimiento de nanopartículas metálicas en su interior. En particular, mediante la técnica de síntesis intermatrical se ha conseguido el crecimiento de nanopartículas de plata (de un tamaño medio próximo a los 10 nm), las cuales presentan una distribución particular en forma de líneas casi paralelas, que difiere de la distribución más habitual de mayor concentración en la superficie. Para evaluar posibles aplicaciones de este nuevo material se ha realizado su caracterización mediante diferentes técnicas: microscop1ca, análisis químico superficial, mecánica, eléctrica/electroquímica. Los resultados obtenidos muestran que la presencia de nanopartículas no parece afectar significativamente al transporte de protones en la membrana, pero sí modifican la superficie de la misma. Además, la resistencia mecánica del nuevo material es inferior a la del Nafion no modificado debido a la interacción de las partículas con las cadenas de polímero. También se ha observado que algunas de estas propiedades varían de forma importante en/unción del grado de hidratación de la muestra. The particular chemical structure of Nafion, a perfluorosulfonic matrix with segregated hydrophilic and hydrophobic domains forming nanoscale channels, has led to its use as a model structure for the manufacture of polymer-metal nanocomposites by growing in it metal nanoparticles. in particular, using the technique of intermatrix synthesis, the growth of silver nanoparticles (with an average diameter close to 10 nm) has been achieved Moreover, samples exhibit a particular distribution of such nanoparticles in the form of nearly para/le/ fines, what differs from the usual major distribution on the membrane surface. To evaluate the potential application of this new material in electrochemical applications, we proceeded to their characterization by different techniques: microscopic, surface chemical analysis, mechanical and electrical/electrochemical. These results show that the presence of nanoparticles does not seem to significantly affect the transport of protons in the membrane bulk, but it modifies its surface. Furthermore, the mechanical strength of the new material is lower than the unmodified Nafion due to the high interaction between nanoparticles and polymer chains. Moreover, it was a/so observed that some of the mentioned properties significantly varied depending on the degree of hydration of the sampl