Dispersión de nanotubos de carbono asistida con ultracavitación: Efecto de los parámetros de sonicación y del medio dispersante. Aplicaciones analíticas

MARCOS EGUÍLAZ, NANCY FERREYRA, GUSTAVO RIVAS

Mendoza

Congreso; VII Congreso Argentino de Química Analítica; 2013

Universidad de Cuyo

El principal problema al usar nanotubos de carbono (CNTs) para preparar (bio)sensores electroquímicos es su insolubilidad en diversos solventes. Su estructura π-conjugada les confiere tendencia a interaccionar entre sí mediante fuerzas de Van de Waals formando agregados [1]. La modificación de los CNTs con polímeros permite alterar su energía superficial y mejorar su compatibilidad con el solvente [2]. Para favorecer la adsorción del polímero, sin emplear modificaciones covalentes, se puede realizar un tratamiento de ultracavitación que permite separar los ramilletes y exponer la superficie de los CNTs para la funcionalización. La eficiencia de este proceso depende del solvente y el dispersante y su proporción, la energía y amplitud de la onda aplicada, y el tiempo de sonicado [3]. En este trabajo preparamos y caracterizamos una dispersión de CNTs huecos de pared múltiple (HMWCNTs) mediante ultracavitación a alta potencia en presencia de polietilenimina (PEI) como dispersante. Se evaluó el efecto de la concentración de PEI, la naturaleza del solvente, el tiempo y amplitud de la onda ultrasónica en la estabilidad de la dispersión y su respuesta electroquímica empleando diversos marcadores. La dispersión óptima se obtuvo con 1,0 mg mL-1 de HMWCNTs y 3,0 mg mL-1 de PEI en agua desionizada aplicando ultracavitación por 5 min a una potencia real de (4,28 ± 0,04) W. La corriente (ip) y el potencial (Ep) de pico de oxidación de ácido ascórbico (AA) 1,0 mM, tomado como marcador por su sensibilidad a las modificaciones superficiales, fueron (66 ± 2) µA y (-64,0 ± 0,7) mV, respectivamente. También se evaluó la respuesta de peróxido de hidrógeno 1,0 mM, obteniéndose una corriente de oxidación a +0,700 (iox700) de (16,2 ± 0,5) µA. Se comparó la eficiencia del método de ultracavitación preparando una dispersión de HMWCNTs en iguales condiciones con un baño ultrasónico de potencia nominal de 160 W. En esta condición se requirieron al menos 120 min de tratamiento sin lograr una eficiente dispersión. Los resultados obtenidos con AA fueron ip = (46 ± 3) µA y Ep = (6,5 ± 0,4) mV, y  frente a H2O2 1,0 mM la iox700 fue (16,7 ± 0,8) µA. Estos resultados manifiestan claramente la eficiencia del proceso de exfoliación y dispersión de los HMWCNTs al emplear ultraaltapotencia. Los electrodos modificados con las dispersiones obtenidas mediante ultracavitación se emplearon para cuantificar H2O2 en diversas muestras, lográndose una muy buena correlación con los valores informados.   [1] Kim, S. W.; Kim, T.; Kim, Y. S.; Choi, H. S.; Lim, H. J.; Yang, S. J., Park, C. R. Carbon 50 (2012) 3 ? 33. [2] Premkumar, T.; Messenga, R.; Geckeler, K. E. Small 8(9) (2012) 1299 ? 1313. [3] Yu, H.; Hermann, S.; Schulz, S. E.; Gessner, T.; Dong, Z.; Li, W. J. Chemical Physics 408 (2012) 11 ? 16.