Caracterización espectroscópica y teórica de compositos basados en poli-etilendioxitiofeno y nanoestructuras magnéticas y metálicas

MATÍAS LANÚS MENDEZ ELIZALDE; JOSÉ L. ZAFRA; ROCÍO PONCE ORTIZ; M. CARMEN RUIZ DELGADO; JUAN T. LÓPEZ NAVARRETE; FERNANDO V. MOLINA; P. SOLEDAD ANTONEL

Bariloche

Congreso; XVII Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados NANO 2017; 2017

Instituto Balseiro

La combinación de polímeros conductores con nanoestructuras magnéticas da lugar a materiales que poseen tanto susceptibilidades magnéticas altas como altas conductividades eléctricas. Esto da lugar a posibles aplicaciones, como ser por ejemplo, en óptica no lineal, blindajes eléctricos y magnéticos, absorción de microondas, en supercapacitores electroquímicos, adsorción de iones y en electrocatálisis. Estudios sistémicos de las respuestas de estos materiales muestran que elcomportamiento magnético y eléctrico difiere del esperado por simple combinación de las propiedades individuales de los materiales que los componen. En este trabajo se prepararon muestras basadas en PEDOT puro, PEDOT:PSS y PEDOT:DBSA y, además, compositos basados en PEDOT (con PSS o DBSA) y nanoestructuras magnéticas y/o metálicas. Las síntesis de PEDOT, PEDOT:PSS y PEDOT:DBSA fueron realizadas en medio acuoso(agregando además metanol para PEDOT puro, PSS para el PEDOT:PSS y DBSA para e lPEDOT:DBSA). En todos los casos se llevó a pH 2 con HCl y se agregó el monómero aplicando ultrasonido y agitación mecánica. Finalmente, se incorporó persulfato de amonio (APS) quien actúa agente oxidante para la polimerización de EDOT. Se dejó reaccionar por 3 horas y se separó el material resultante por ultra-centrifugación. Se observó que para el caso de PEDOT:PSS, la mayor proporción del mismo permanece en solución debido a su alta solubilidad. Parala obtención de nanopartículas (NP) de CoFe2O4 se empleó el método de co-precipitación alcalina, partiendo de una solución ácida de los cationes en la relación estequiométrica deseada, agregada gota a gota a una solución de NaOH 1,5 M. Las NP obtenidas fueron separadas del medio de reacción por ultra-centrifugación. Para la síntesis de compositos con NP magnéticas, se siguió el protocolo de polimerización antes descripto, incorporando las nanopartículas al sistema antes del agregado de monómero. En la síntesis de compositos con nanoestructuras metálicas (con o sin NP magnéticas), se empleó HAuCl4 0,002 M como agente oxidante en lugar de APS. Durante la polimerización, el Au(III) se reduce formando partículas de Au que quedan embebidas en el materialLos materiales obtenidos fueron caracterizados por microscopías SEM y TEM, espectroscopia RAMAN y FTIR. En las imágenes SEM y TEM puede observarse que la presencia del polímero favorece la dispersión de las nanopartículas. De los espectros FTIR se verifica la presencia de todos los componentes en cada una de las muestras, a la vez que se observa el desplazamiento de algunas de las bandas en los compositos en comparación a las del PEDOT puro. Por último, a partir de los espectros Raman obtenidos, utilizando distintas longitudes de onda de excitación láser, (1064 nm,785 nm, 633 nm, 532 nm, 514 nm, 488 nm y 325 nm) también se pudo comprobar la presencia de PEDOT en todos los materiales sintetizados. Además, la presencia de NP da lugar a variaciones en las intensidades relativas y ensanchamientos de algunos de los modos vibracionales del polímero. Estos primeros resultados de FTIR y de Espectroscopía RAMAN sugieren que la presencia de NP afectaría la estructura del PEDOT.