Nanoestructuras de polianilina y polianilina - negro de carbono como materiales para Supercapacitores

BAVIO, MARCELA; ACOSTA, GERARDO G.; KESSLER, TERESITA

Córdoba

Congreso; 5to. Congreso Nacional - 4to. Congreso Iberoamericano HIDRÓGENO Y FUENTES SUSTENTABLES DE ENERGÍA; 2013

CNEA - UTN - UNC

Desde hace algunos años existe un interés creciente en el desarrollo de materiales para capacitores electroquímicos, entre ellos polímeros conductores, nanotubos de carbono, hojas de grafeno, negro de carbono y óxidos metálicos. En este trabajo se describe la síntesis y caracterización de nanotubos de polianilina (PANI) y nanoestructuras compuestas de PANI-negro de carbono (PANIVu) preparadas mediante un método químico de autoorganización. El comportamiento electroquímico de las nanoestructuras desarrolladas fue estudiado en relación con su aplicación como supercapacitores. En una primer etapa, se llevó a cabo una polimerización oxidativa del monómero (anilina) en una solución ácida diluida de un agente tensioactivo, con el agregado in-situ de negro de carbono (sin tratamiento y con pretratamiento en ácido nítrico) a temperatura ambiente. Se utilizó dodecil sulfato de sodio (SDS) como dispersante y persulfato de amonio (APS) como agente oxidante. Las nanoestructuras obtenidas fueron caracterizadas mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), microscopía electrónica de transmisión (TEM), espectroscopía UV-Vis y espectroscopía infrarroja (FTIR). Se obtuvieron nanotubos de PANI y nanoestructuras diferentes de PANI-Vu, (nanocintas, nanotubos y nanopartículas). El desarrollo de las diferentes nanoestructuras se atribuye a cambios en las estructuras moleculares y a su estabilización mediante enlaces puente H y al estado de dopado de PANI durante la polimerización. En una segunda etapa se prepararon electrodos con las nanoestructuras desarrolladas en Nafion. Se realizaron medidas voltamperométricas y galvanostáticas de carga-descarga en 0.5 M H2SO4. La mejor respuesta correspondió a los nanomateriales compuestos; específicamente, el mayor valor de capacitancia fue obtenido con los electrodos de nanoestructuras de PANI-Vu funcionalizado, ca. 1480 F/g, con una corriente de descarga de 2 A/g. Resumiendo, todos los electrodos ensayados presentan una buena estabilidad y una baja pérdida de capacitancia medida durante 500 ciclos de carga-descarga. Estos prometedores resultados fomentan la posibilidad de utilizar los nanomateriales preparados en capacitores electroquímicos comerciales.