Estudio del comportamiento de electródos modificados con columnas de proteínas en la reducción de co2.

Abstract

En esta tesis se propuso obtener un electrodo modificado con columnas apiladas de benzoporfirinas de cobalto a través de la unión covalente de un grupo 4-aminopiridina a la superficie de un electrodo de carbón vítreo y luego un reflujo del sistema electródico en presencia del complejo macrocíclico. De este modo, mediante interacciones ir entre los ligandos, se formaría una estructura ordenada, de características supramoleculares y ordenada probablemente mediante interacciones "lado a lado". Al electrodo obtenido de esta manera se le llamó electrodo de apilamiento supramolecular de porfirinas. Para determinar si la formación de este electrodo "nuevo" efectivamente había ocurrido, se realizaron varios blancos: electrodo de carbón vítreo desnudo, electrodo de carbón vítreo modificado con Co-tetrabenzoporfirina fisiadsorbida mediante el sistema de deposición de una gota de solución del complejo, electrodo modificado con 4-aminopiridina enlazada covalentemente, y por último, el electrodo-4-aminopiridina modificado con porfirina fisiadsorbida. Estos electrodos, tanto los blancos como el de apilamiento supramolecular se probaron como electrocatalizadores frente a la reacción de evolución de hidrógeno, la reducción de oxígeno molecular y la de dióxido de carbono. En el caso de la reacción de evolución de hidrógeno, el orden en actividad fue el siguiente: electrodo de apilamiento supramolecular > electrodo-4-aminopiridina-complejo > electrodo-4-aminopiridina > electrodo-complejo > carbón vítreo. Para la reducción de oxígeno molecular se encontró que la actividad de los blancos que poseían al complejo y el electrodo de apilamiento supramolecular era similar, aunque este último presentaba una estabilidad notablemente mayor que la de los otros dos blancos. La reacción donde realmente se aprecia un cambio notable es en la electroreducción de dióxido de carbono, donde el único electrodo que presenta actividad (y a bajos potenciales comparativamente con otros macrociclos) es el electrodo de apilamiento supramolecular. Este electrodo además, en solución acuosa y en atmósfera de CO2 sólo cataliza la reducción de esta molécula no apareciendo como una reacción competitiva la reacción de evolución de hidrógeno. Los estudios fotoelectrocatalíticos del electrodo de apilamiento supramolecular mostraron un incremento en la actividad electrocatalítica hacia la reducción de CO 2 (medido como desplazamiento de potencial) cuando el electrodo es irradiado con luz de 625 nm, que corresponde a la zona de las bandas Q de la porfirina. En presencia de un sensitizador Ru(byp) 3 2 , esta misma actividad se logra cuando la solución que contiene al sensitizador, es irradiada con luz de 420 y 525 nm. Los estudios de fotocatálisis, usando el sensitizador, el par redox 12/1 y trietilenamina como donor sacrificial de electrones no dieron resultados pues no se logró determinar fotocorriente.