GENERACIÓN ELECTROQUÍMICA DE POLÍMEROS DE AZA-BODIPY SUSTITUIDOS CON TRIFENILAMINA. ESTUDIO DE APLICACIÓN COMO MATERIAL ELECTROCRÓMICO CON ABSORCIÓN EN NIR

JAVIER DURANTINI; CLAUDIA SOLIS; ENZO GIGENA; RAÚL RUBIO; EDWIN GONZALEZ LOPEZ; DANIEL HEREDIA; EDGARDO DURANTINI; LUIS OTERO; MIGUEL GERVALDO

Bahía Blanca

Simposio; XVI Simposio Argentino de Polímeros (SAP 2021); 2021

Universidad Nacional del Sur (UNS)

ABSTRACTSe desarrolló la síntesis de un nuevo derivado de aza-BODIPY sustituido en su periferia por unidades trifenilamina (TPA). Dichos grupos fueron introducidos con la finalidad de sufrir reacciones de acoplamiento de radicales generados electroquímicamente. El monómero fue electropolimerizado sobre electrodos de Pt e ITO por medio de voltametría cíclica (VC) en el rango de potencial adecuado. Durante el ciclado electroquímico del monómero se observaron aumentos en las corrientes de oxidación-reducción con cada nuevo ciclo, indicando la formación de una película sobre el electrodo. La formación del polímero obtenido fue confirmada por medio de medidas de VC y espectroscopia UV-Vis. Los estudios espectroelectroquímicos exhibieron un cambio reversible en las trazas de absorción a distintas longitudes de onda en función del potencial aplicado. Estos cambios reversibles observados en la región visible e infrarroja del espectro electromagnético, convierten a este nuevo electropolímero de aza-BODIPY en un nuevo material con potencial aplicación en dispositivos electrocrómicos. 1.INTRODUCCIÓNLa capacidad que posee un material de cambiar de color reversiblemente mediante la aplicación de un voltaje externo se denomina electrocromismo. Dicho fenómeno está marcando un gran interés en la comunidad científica debido a que permite desarrollar materiales aplicables a la disminución del consumo energético [1]. Entre los ejemplos más relevantes se encuentran las ventanas inteligentes, cuyo funcionamiento se basa en controlar dinámicamente el ingreso de luz y calor, a través del filtrando o no en la zona visible e IR del espectro electromagnético [1,2]. En particular, los compuestos basados en núcleos de aza-BODIPY constituyen un grupo interesante de cromóforos orgánicos que han captado la atención en los últimos años debido a su utilización como fluoróforos y fotosensibilizadores activos en el rojo/NIR así como también por la capacidad de modificarles sus propiedades redox [3]. En este trabajo se sintetizaron electroquímicamente películas poliméricas a partir de un nuevo monómero de aza-BODIPY conteniendo dos grupos electropolimerizables de trifenilamina (TPA) (Figura 1a), las cuales posteriormente fueron evaluadas como material electrocrómico. Esta técnica de polimerización electroquímica presenta la ventaja de sintetizar la película polimérica en un solo paso, y con un control fácil y adecuado de su espesor [4]. 2.MATERIALES Y MÉTODOSEl estudio de las propiedades redox del monómero de aza-BODIPY-TPA se llevó a cabo mediante voltamperometría cíclica en una celda equipada con electrodos de trabajo Pt o ITO, un alambre de Pt como contraelectrodo y un electrodo de cuasi-referencia de plata, usando 1,2-dicloroetano (DCE) y 0,10 M TBAPF6 como solvente y electrolito, respectivamente.Los experimentos espectroelectroquímicos se desarrollaron en una celda personalizada construida a partir de una cubeta UV-Visible conteniendo un electrodo de trabajo semitransparente (ITO), un contraelectrodo de Pt y un alambre Ag como cuasi-referencia. La celda se colocó en la trayectoria óptica del haz de luz de muestra. La corrección de fondo se obtuvo tomando un espectro UV-Vis de una celda electroquímica con un ITO sin la película, en condiciones idénticas a las del experimento con la película de polímero.3.RESULTADOS Y DISCUSIÓNLa oxidación electroquímica de los grupos terminales de TPA permitió la electropolimerización sobre electrodo de Pt e ITO produciendo una película polimérica electroactiva. La deposición de los materiales poliméricos se puso en evidencia por la observación de picos de oxidación correspondientes al macrociclo aza-BODIPY y a las unidades de tetrafenilbencidina (TPB) generadas durante el proceso de ciclado electroquímico en la ventana de potencial adecuada. En los voltagramas cíclicos repetitivos sobre electrodo de Pt (Figura 1b), se observan los aumentos en las corrientes de oxidación-reducción, indicando la formación de dicha película (ver ej. ilustrativo Figura 1c) sobre la superficie del electrodo. La respuesta electroquímica de la película en DCE presentó dos procesos redox con corrientes de pico de oxidación-reducción que resultaron lineales con la velocidad de barrido. Los estudios espectroelectroquímicos del electropolímero sobre electrodo semitransparente ITO (Figura 1d) exhiben los cambios reversibles que experimentan las bandas de absorción a distintas longitudes de onda como resultado de los potenciales aplicados. Este nuevo polímero derivado de aza-BODIPY presentó cambios reversibles en la zona visible e infrarroja del espectro electromagnético durante los procesos de óxido-reducción.4.CONCLUSIÓNSe diseñó y sintetizó un monómero de aza-BODIPY sustituido con grupos TPA el cual fue electropolimerizado sobre electrodos de Pt e ITO mediante el ciclado repetitivos de VC. Los estudios electroquímicos y espectroelectroquímicos demostraron la presencia de unidades de TPB en las películas, permitiendo proponer un mecanismo de electropolimerización basado en el acoplamiento de cationes radicales generados durante el ciclado de VC. Asimismo, las películas fueron evaluadas como material electrocrómico, dando lugar a cambios en sus espectros de absorción en la zona visible e infrarroja del espectro electromagnético durante su proceso de óxido-reducción, lo cual lo convierte un material prometedor para su aplicación en dispositivos electrocrómicos.5.BIBLIOGRAFÍA 1.Shchegolkov, A. V., Tugolukov, E. N., Shchegolkov, A. V. Advanced Materials & Technologies. 2, 18, 2020.2.Niu, J., Wang, Y., Zou, X., Yang, T., Jia, C., Weng, X., Deng, L. Applied Materials Today. 24, 101073, 2020.3. Rani, K., Pandey, U. K., Sengupta, S. ChemPhysChem. 20, 2482, 2019.4.Solis, C., Durantini, J., Macor, L., Heredia, D. A., Gonzalez Lopez, E., Durantini, E. N., Mangione, M. I., Rappich, J., Dittrich, T., Otero, L., Gervaldo, M. Electrochim. Acta. 365, 137333, 2021.