Materiales híbridos a base de grafeno, polianilina y nanopartículas de oro para bioceldas de combustible

RESUMEN Este trabajo se centra en la síntesis, caracterización y evaluación del compuesto Óxido de grafeno reducido, Polianilina y nanopartículas de oro (GO/PANI/NpAu), sintetizados por el método de Hummer, polimerización química in situ con óxido de grafeno y por el método de Turkevich respectivamente. La fabricación de los electrodos consiste en un diseño que optimice las contribuciones eléctricas al sistema, para una mayor eficiencia a la respuesta de la aplicación deseada, en esta tesis se enfocó en el desarrollo de electrodos para aplicaciones biomédicas, tal como lo es las bioceldas de combustible. La fabricación de los electrodos consiste en depositar el material hibrido sobre un sustrato de tela y papel de carbón, para después incorporar la enzima Glucosa Oxidasa. Las propiedades químicas y estructurales del electrodo fueron caracterizadas por microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopía de Infrarrojo por transformada de Fourier (FTIR), difracción de rayos X, UV visible y espectroscopia Raman. Los resultados confirman la formación de un material híbrido, la covalente funcionalización y reducción del grafeno mediante la polimerización por la inserción de cadenas poliméricas sobre el grafeno. Las evaluaciones de sus propiedades electroquímicas fueron analizadas por voltamperometría cíclica (VC) y espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) en medio ácido (H2 SO4 1M), después de la incorporación de la enzima Glucosa oxidasa (GOx), el electrolito usado fue solución de buffer de fosfatos. Los materiales sintetizados proveen al electrodo buenas propiedades conductoras, y una exitosa incorporación de la enzima glucosa oxidasa al sistema PANI-GOx el cual fue evaluado a diferentes concentraciones de glucosa y velocidades de barrido.

ABSTRACT This work focuses on the synthesis, characterization and evaluation of the composite reduced graphene oxide, polyaniline and gold nanoparticles (GO / PANI / NpAu), synthesized by the Hummer method, chemical in situ polymerization with graphene oxide and by the method of Turkevich respectively. The manufacture of the electrodes consists of a design that optimizes the electrical contributions to the system, for a greater efficiency to the response of the desired application, in this thesis focused on the development of electrodes for biomedical applications, such as bio fuel cell. The manufacture of the electrodes consists of depositing the hybrid material on a substrate of cloth and paper of carbon, to later incorporate the enzyme Glucose Oxidase. The chemical and structural properties of the electrode were characterized by scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction, UV-Vis and Raman spectroscopy. The results confirm the formation of a hybrid material, the covalent functionalization and reduction of graphene by polymerization by the insertion of polymer chains on graphene. The evaluation of its electrochemical properties was analyzed by cyclic voltammetry (VC) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) in acid medium (H2 SO4 1M), after the incorporation of the enzyme Glucose oxidase (GOx), the electrolyte used was a solution of phosphate buffer. The synthesized materials provide the electrode with good conductive properties, and a successful incorporation of the glucose oxidase enzyme into the PANI-GOx system, which was evaluated at different glucose concentrations and scanning speeds.