Estudio electro catalítico de la reacción de reducción de oxígeno sobre películas ultra delgadas de polianilina (PANI). Sintetizadas vía electroquímica sobre electrodos de carbón vítreo, platino y oro modificados con películas de poli-(3,4-etilendioxitiofeno)(PEDOT)

Abstract

Este trabajo estudia las propiedades electrocatalíticas de la polianilina (PANI) y del poli-(3,4-etilendioxitiofeno) (PEDOT) hacia diferentes reacciones electroquímicas como la oxido-reducción de hidroquinona/benzoquinona (HQ/BQ), la reducción de oxígeno y la electrosíntesis de polímeros conductores. Nosotros sugerimos que la formación de complejos tipo ácido-base de Lewis ocurre entre las especies electroactivas y los polímeros conductores. Los polímeros conductores en estado oxidado, o mas específicamente el polarón, se comporta como ácido de Lewis y este puede formar complejos tipo donor-aceptor con especies alcalinas. Esta interacción tipo ácido-base de Lewis incrementa la velocidad de producción de radicales catiónicos. Por ejemplo, nosotros encontramos que la HQ se adsorbe débilmente sobre el PEDOT y que la reacción redox HQ/BQ se comporta como una reacción de transferencia de carga reversible controlada por difusión cuando se utiliza como electrodo platino recubierto con una capa delgada de PEDOT, previamente sintetizada galvanostáticamente en electrolitos no acuosos secos, y concentraciones de hidroquinona inferiores a 5 mM. Según la revisión bibliográfica hecha, parece que el PEDOT es el mejor electrocatalizador para la reacción redox HQ/BQ reportado hasta la fecha. Por otro lado, se encontró que el PEDOT es electrocatalítico para la oxidación de la anilina y los procesos redox de la PANI. Las dos reacciones anteriores necesitan de un medio ácido para que se puedan lleva a cabo, por tanto el PEDOT debe actuar como ácido tanto en medio acuoso como no acuso. Finalmente, se encontró que películas delgadas de PANI sintetizadas sobre películas de PEDOT tienen mejores propiedades electrocatalíticas hacia la reacción de reducción de oxígeno en electrolitos disueltos en acetonitrilo en comparación a películas hechas tan sólo de PANI o PEDOT.

Abstract. This work studies the electrocatalytic properties of polyaniline (PANI) and poly (3,4- ethylenedioxythiophene) (PEDOT) for different electrochemical reactions like the hydroquinone/benzoquinone (HQ/BQ) redox reaction, oxygen reduction reaction and the electrosynthesis of conducting polymers. We suggest that a Lewis acid–base complexation may take place between the electroactive specie and the conducting polymer. The oxidized conducting polymer, or more specifically the polaron, behaves as a Lewis acid and it can form a donor/acceptor complex with alkaline species. This Lewis acid/base interaction increases the rate of radical-cation production. For example, it was found that HQ is weakly adsorbed on PEDOT and that the HQ/BQ redox reaction is well described by a reversible diffusiongoverned charge transfer when a very thin film of PEDOT, previously synthetized galvanostatically in dry non-aqueous electrolyte, is used as electrocatalyst in the presence of HQ concentrations lower than 5 mM. It seems that PEDOT is the best electrocatalyst known until now for this reaction if our results are compared with those obtained with the other reported electrocatalyst. On the other hand it was found that PEDOT is a good electrocatalyst for the oxidation reaction of aniline and for the redox reactions of PANI. Both reactions also need an acid media, which is provided by PEDOT, in order to take place. Finally, it was found that thin films of PANI grown on PEDOT films have better electrocatalytic properties for the oxygen reduction reaction in acetonitrile electrolytes than films composed only by PANI or PEDOT.