Síntesis electroquímica de nanoestructuras de carbono para desarrollo de sensores

Abstract

La concepción de los materiales de carbono ha alcanzado una nueva perspectiva al pasar de la macroescala a la nanoescala con la incesante evolución de la nanociencia y tecnología. Los métodos que se han empleado para obtener nanoestructuras de carbono como: pirólisis, depositación química en fase vapor, método sol-gel presentan un alto costo debido al uso de equipos especiales, por lo que, en los últimos años ha aumentado el interés en la investigación para desarrollar nanomateriales de carbono de una manera más sencilla y sustentable. La síntesis electroquímica surge como una alternativa de síntesis más rápida y de un menor costo. Es considerada dentro de los métodos de química húmeda, y recientemente también se ha incluido dentro de los llamados métodos verdes, debido a que el agente reductor empleado es la corriente eléctrica y con ello se reduce la cantidad de reactivos que intervienen en el proceso de síntesis. En este trabajo se presenta un estudio de la influencia de varios parámetros en la síntesis electroquímica como: voltaje, distancia entre electrodos, electrolito soporte, temperatura, influencia del material del cátodo y pureza del ánodo en las propiedades como tamaño y forma en el material resultante. Los materiales sintetizados se caracterizaron mediante espectroscopía electrónica de barrido (SEM), dispersión de luz dinámica (DLS), espectroscopía infrarroja con Transformada de Fourier (FT-IR), difracción de rayos X (DRX) y espectroscopía Raman. Además, se realizó una caracterización química por medio de voltametría cíclica y espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) con la finalidad de evaluar el comportamiento electroquímico y conductancia eléctrica de los materiales. Por su carácter conductor y dispersabilidad, estos materiales se emplearon para obtener una tinta uniforme, con la que se modificó la superficie de un electrodo de carbono vítreo (GCE), que forma parte de un sistema de tres electrodos, que permitió a partir de voltametría cíclica, la detección electroquímica de dopamina con un límite de detección de 1.72 μM, el cual es menor que el que se ha reportado empleando grafeno o nanotubos de carbono como materiales para la modificación de electrodos, pero cuyos procesos de síntesis son más complejos y costosos, limitando su aplicación en la práctica. Mediante esta ruta de síntesis es posible obtener materiales nanoestructurados de carbono, láminas 2D y algunas formas esféricas, con la presencia de grupos funcionales hidroxilo y carbonilo, presentan un buen grado de ordenamiento y buena conductividad eléctrica, y se obtienen con un tamaño aproximado de 100 nm.