Síntesi i caracterització d'òxid de grafè reduït funcionalitzat amb nanopartícules metàl·liques. Aplicació en el desenvolupament de sensors amperomètrics basats en materials nanoestructurats
- Autores: Jorge Rodríguez Rodríguez
- Directores de la Tesis: Francisco Céspedes Mulero (dir. tes.), María del Mar Baeza Labat (codir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2021
- Idioma: catalán
- ISBN: 9788449099571
- Tribunal Calificador de la Tesis: Esteve Fábregas Martínez (presid.), Gemma Gabriel Buguña (secret.), Julio Bastos Arrieta (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Química por la Universidad Autónoma de Barcelona
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: TDX
- Resumen
El desarrollo de nuevos (bio)sensores es un campo en desarrollo dentro de la Química Analítica y, en general, de la sociedad. El uso de sensores está altamente extendido en la vida cotidiana de las personas. En el mercado, se encuentran disponibles distintos tipos de glucómetros, que pueden informar de la concentración de glucosa en sangre en tiempo real del paciente. También existe una demanda de nuevos test de diagnosis para enfermedades como la provocada por el virus SARS-COVID-19.
El grafeno se ha convertido en un material de gran interés entre la comunidad científica, debido a las propiedades eléctricas, térmicas y mecánicas únicas que este material posee respecto a otros materiales carbonáceos y 2D. Debido a sus excepcionales características y propiedades el uso de grafeno como material conductor alternativo en el desarrollo de transductores electroquímicos se ha extendido ampliamente y convertido en uno de los principales recursos.
Los nanocompósitos se sitúan como una alternativa muy interesante en el desarrollo de sensores amperométricos. Debido a la capacidad de integrar varios materiales con diferentes características con la finalidad de obtener un nuevo material con propiedades físicas, mecánicas y eléctricas muy diferentes a los materiales originales que lo constituyen. El uso de nanocompósitos presenta una serie de ventajas respecto a los conductores puros. Por ejemplo, versatilidad, durabilidad, facilidad de regeneración de la superficie y su capacidad de integración de otros modificadores, cualidades que proporcionan un valor añadido a los dispositivos desarrollados.
Las propiedades electroquímicas de los nanocompósitos están altamente influenciadas por la naturaleza de las partículas conductoras que lo forman, así como la cantidad y la distribución espacial de estas en la matriz del nanocompósito. Una de las características más relevantes que poseen estos materiales es la similitud en su comportamiento electroquímico respecto a un haz de microelectrodos. La presencia de partículas conductoras, separadas por áreas no conductoras o aislantes en la superficie del electrodo, mimetiza la distribución más o menos ordenada de microelectrodos separados entre sí por un aislante eléctrico, configurando así un haz de microelectrodos. La respuesta electroanalítica de un haz de microelectrodos depende fundamentalmente de las dimensiones y separación entre las partículas conductoras. Por este motivo, es necesaria una optimización de la cantidad de material conductor y de su distribución con el objetivo de obtener la mejor eficacia analítica.
Bajo este contexto, la primera etapa de esta Tesis es la síntesis de óxido de grafeno reducido (rGO) mediante el método de Hummers. Este método permite obtener rGO utilizando grafito comercial como material de partida para la fabricación de electrodos nanocompósitos basados en rGO y una resina epoxi (EpoTek H77). Posteriormente, se ha implementado un conjunto de técnicas instrumentales que, aplicadas de forma estratégica y sistemática, han permitido la caracterización y optimización de la composición del material conductor; así como la mejora de las propiedades electroquímicas de los electrodos nanocompósitos desarrollados con los diferentes materiales conductores sintetizados.
Una vez optimizadas las propiedades de los transductores electroquímicos se procedió a la mejora de las propiedades de estos sensores, mediante la incorporación de diferentes nanopartículas (NPs) metálicas, con el objetivo de introducir un efecto electrocatalítico en el dispositivo analítico. Se desarrolló una metodología sintética que permite incorporar ad hoc NPs de diferentes metales (e.g Au, Ag, Pd) en la superficie del rGO, de una manera sencilla y mediante química verde.
Finalmente, se ha desarrollado un (bio)sensor utilizando la enzima glucosa oxidasa (GOD), basado en un nanocompósito de 2Au/3Pd-NP@rGO. Estudiando el efecto catalítico que tienen las NPs bimetálicas de Au y Pd frente al H2O2. Para finalizar, se estudió el efecto de la presencia del ácido ascórbico en las medidas electroanalíticas.
