El uso de combustible fósiles ha llevado a la acumulación de gases de efecto invernadero como el CO2. Por esta razón se busca controlar la emisión de este gas o sustituir los combustibles fósiles con fuentes de energía alternativas.
Este proyecto estudiará la reacción de reducción de CO2 sobre electrodos de Pt modificados con Poli (3,4-etilendioxitiofeno) (PEDOT) y grafeno en presencia de piridina. El PEDOT y la piridina actúan como intermediarios redox. Reportes recientes han mostrado que la piridina es catalítica para la reducción de CO2 a productos como metanol y formaldehido. (J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 745). Sin embargo uno de los inconvenientes de esta reacción es que la piridina no presenta reversibilidad electroquímica en medio acuoso, lo que limita su desempeño. En este contexto, nuestra propuesta pretende estudiar el comportamiento electroquímico de la piridina sobre PEDOT. Ya que el PEDOT puede ser reducido hasta formar un semiconductor tipo n, se espera que el producto de reducción de la piridina (posiblemente un radical anión) sea mejor estabilizado por el PEDOT, que es capaz de recibir carga negativa y tiene una alta capacidad de polarizarse. De este modo es factible que el PEDOT incremente la velocidad de transferencia de carga entre la piridina y el electrodo, lo que va producir a su vez un aumento de la reacción entre la piridina y el CO2. En pocas palabras es muy probable que el PEDOT y la piridina sean unos buenos intermediarios redox para la reacción de reducción de CO2.
Por otra parte, uno de los métodos más promisorios para la generación de energía limpia es el uso de celdas de combustión en las que se busca generar energía eléctrica a partir de la oxidación de hidrógeno y la reducción de oxígeno. Desde un punto de vista termodinámico esta reacción está favorecida con un potencial electroquímico de 1.23 V pero desde el punto de vista cinético la reacción necesita de sobrepotenciales muy grandes para que la reacción proceda a una velocidad apropiada para aplicaciones tecnológicas.
Trabajos preliminares dentro del grupo de investigación han mostrado que las reacciones redox de la polianilina (PANI) son mas reversibles si películas delgadas de ella se sintetizan sobre PEDOT. Teniendo en cuenta el hecho que la PANI es un electrocatalizador para reducción de oxigeno, se espera que materiales compuestos por PEDOT y PANI sean mejores electrocatalizadores para la reducción de oxigeno. Otro de los objetivos de este trabajo es estudiar si esto es verdad
Nuestro grupo de investigación ha trabajado en los últimos años en proyectos tendientes a la caracterización y evaluación de las propiedades electrocatalíticas de PC como el PEDOT y la PANI en medio tanto acuoso como orgánico. Se ha demostrado que el uso de estos PC son electrocatalizadores para la oxido-reducción de moléculas como la hidroquinona (Synthetic Metals, 2013, 175, 36) y el 2,5-dimercapto-1,3,4-tiadiazol (DMcT) (Phys. Chem. Chem. Phys., 2012, 14, 14391; Langmuir, 2012, 28, 5286).
Para este proyecto se vincularán dos estudiantes de doctorado y un estudiante de maestría con lo cual se conseguirá la integración de la formación de los estudiantes con la investigación en problemas reales de impacto científico, tecnológico y social.
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