Impedancia electroquímica para el rankeo de la capacidad electrocatalítica de electrodos de área expandida basados en oxido de grafeno (GO)

ROMINA VALENTI; EDUART A. GUTIÉRREZ PINEDA; MARÍA JOSÉ RODRÍGUEZ PRESA; CLAUDIO A. GERVASI

Montevideo

Congreso; XXIV Congreso de la Sociedad Iberoamericana de Electroquímica (SIBAE); 2020

Sociedad Iberoamericana de Electroquímica (SIBAE)

Los materiales carbonosos se han utilizado extensamente como materiales de electrododebido a sus propiedades conductoras, y procesos de fabricación relativamente simplesy económicos. El grafeno y sus derivados no constituyen una excepción, presentandointeresantes propiedades electroquímicas [1, 2]. El GO puede obtenerse por diversosmétodos. Entre ellos se destaca la exfoliación electroquímica ya que es una formasencilla, rápida y adecuada desde el punto de vista ambiental [3, 4]. El GO puedereducirse electroquímicamente, obteniéndose óxido de grafeno reducido (ERGO).Ambos materiales se han utilizado para la fabricación de sensores electroquímicos. Eneste trabajo se utilizó la síntesis electroquímica de GO a partir de barras de grafito,empleando etapas sucesivas de intercalación y exfoliación electroquímica en H2SO4 dedistinta concentración. Se ensayaron diferentes condiciones de potencial deintercalación y de exfoliación y tiempo de aplicación para cada etapa, así comodiferentes concentraciones de ácido. Con el material obtenido se modificaron electrodosde carbón vítreo con la técnica de ?drop casting? empleando suspensiones de GO enagua de diferente concentración. Para evaluar la actividad electroquímica de loselectrodos modificados se utilizó la cupla ferrocianuro-ferricianuro como par redoxtestigo y las técnicas de voltamperometría cíclica y espectroscopía de impedanciaelectroquímica. La complejidad de gobernar en la síntesis el área activa final delelectrodo modificado, plantea un desafío en el modo de evaluación de la capacidadelectrocatalítica que según se presenta en la literatura, es dificultoso y muchas veceserróneo. Se propone entonces un novedoso y simple análisis cualitativo, que permiteuna rápida y precisa categorización de muestras según su capacidad electrocatalítica.La misma se basa en la variación de la posición y altura del máximo de la fase (φ) delvector impedancia en un gráfico φ vs. logaritmo de la frecuencia. Se logra, aquí,desacoplar el efecto del cambio de área activa de aquél del cambio de la velocidad dereacción electroquímica para la cupla ferro-ferri debido a la naturaleza del material deelectrodo sintetizado. Se contrastan estos resultados con los de un análisisvoltamperométrico en términos de la diferencia de potenciales de pico (ΔEp) y sediscuten las mejoras del método propuesto en cuanto a precisión y simpleza.Referencias[1] Brownson, D. A. C., Kampouris, D. K., Banks, C. E. (2012). Graphene electrochemistry:fundamental concepts through to prominent applications. Chem. Soc. Rev. 41, 6944-6976.[2] Martín, A., Escarpa, A. (2014). Graphene: the cutting?edge interaction between chemistry andelectrochemistry. TrAC, Trends Anal. Chem., 56, 13-26.[3] Abdelkader, A.M., Cooper, A.J., Dryfe, R.A.W., Kinloch, I.A. (2015). How to get between thesheets: a review of recent works on the electrochemical exfoliation of graphene materials frombulk graphite. Nanoscale, 7, 6944-6956.[4] Wang,H., Wei,C., Zhu, K., Zhang,Y., Gong,C., Guo,J., Zhang,J., Yu,L., Zhang, J. (2017).Preparation of Graphene Sheets by Electrochemical Exfoliation of Graphite in Confined Spaceand Their Application in Transparent Conductive Films. ACS Appl. Mater. Interfaces, 9,34456−34466