Electrodos modificados con metaloporfirinas. Aplicaciones

Abstract

Desde hace varios años se ha desarrollado un gran interés en el estudio de materiales modificados que sean capaces de reemplazar a electrodos metálicos de alto coste y ser utilizados tanto en electrocatálisis, como biosensores entre otras aplicaciones. En general, es común utilizar en electroquímica el término ¿Electrodo Modificado¿, que se usa para denominar cualquier superficie electródica que ha recibido algún tratamiento mediante el cual se ha podido adsorber o fijar, de algún modo, una mono o multicapa de moléculas (moléculas orgánicas, complejos metálicos, polímeros conductores, depósitos metálicos a subpotencial, etc¿) que actúan como sitios redox facilitando determinadas reacciones electródicas. En este trabajo se han modificar seis materiales electródicos diferentes (Au policristalino, Au (111), HOPG, GC, G e ITO) recubriéndolos con películas conductoras de ¿meta¿ y ¿para¿ tetraamino fenil porfirinas de Fe (III), Co (II) y Ni (II), haciendo uso del método de electropolimerización. Se han establecido las condiciones óptimas para obtener respuestas voltamétricas, de los electrodos modificados, estables y reproducibles. Se ha propuesto, aplicando las técnicas de Microscopía de Efecto Túnel (STM) y de Fuerzas Atómicas (AFM) y técnicas Electroquímicas a diferentes etapas de formación del electropolímeto, el mecanismo mediante el cual estas moléculas se adsorben sobre las superficies estudiadas, mostrándose que depende de la naturaleza del electrodo. Así mismo, se ha comprobado la capacidad electrocatalítica de estos electrodos en distintas reacciones de interés, cómo son las reacciones de electrooxidación de nitrito y de sulfito y las de electrorreducción de oxígeno y de sulfito. En todos los casos el resultado de la modificación muestra un efecto electrocatalítico para la mayoría de superficies estudiadas, siendo generalmente la p-tetraaminofenil porfirina el polímero que da mejores resultados. Se ha estudiado el efecto del pH (HCl 0.1M y PBS pH 7.4) en el caso de la reacción de electrorreducción de oxígeno, analizando la superficie mediante AFM después de haber realizado varios ciclos, comprobándose la redistribución del polímero y la estabilidad de los electrodos. La oxidación de nitritos se ha llevado a cabo en PBS y se han realizado estudios electroanalíticos poniéndose a punto un método para la detección de este ion empleando electrodos de GC y G modificados con las TAPP de Fe, de Co y de Ni, haciendo uso de la voltametría de onda cuadrada. Se han establecido los parámetros de calidad del método los cuales se encuentran dentro de los valores citados en la bibliografía. Su aplicación a muestras reales de agua ha permitido comprobar su uso potencial como electrosensores. Además, se ha propuesto el mecanismo de la electroxidación del ion nitrito sobre los electrodos modificados. Las reacciones de electrooxidación y electrorreducción de sulfitos, se ha realizado en una disolución de vino modelo (agua-etanol al 12% y NaCl 0.1M) sobre electrodos de GC y G modificados con las TAPP de Fe(III). Se ha variado el pH del medio (de 2 a 12) y se han llevado a cabo estudios con interferentes propios del vino, como es el ácido gálico, haciendo uso de la espectroscopía UV-vis y de técnicas voltamperométricas. Se observa la posible formación de un aducto entre el sulfito y el ácido gálico. En función del pH, es posible detectar bien la electrooxidación del sulfito o del bisulfito o la de ambos. A partir de estos resultados se ha propuesto un mecanismo de oxidación para cada una de las especies presentes en el medio. También se han realizado estudios preliminares con estos electrodos de una muestra real de vino, siendo los resultados muy prometedores en cuanto a su posible uso como electrosensores, tanto en la detección de polifenoles como de sulfitos, no sólo en vinos, sino en cualquier otro medio en el que se encuentren presentes estas moléculas.