Preparazione e caratterizzazione di elettrodi funzionalizzati con spazzole polimeriche per applicazioni elettrocatalitiche

In this thesis project, glassy carbon electrodes were functionalized with polymer brushes, within which Sn nanoparticles were incorporated for the electrocatalytic reduction of small molecules. The presence of the brushes allows the distribution of nanoparticles also in the third dimension, developing the catalyst presence in height. This leads to a higher density of nanoparticles per unit area, thereby increasing the amount of substrate involved in the catalytic process per unit time. The polymer brushes were obtained through SI-ATRP polymerization, starting from the monomer dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA). A significant part of the work focused on optimizing the reaction conditions to achieve controlled polymerization. After each functionalization step, it was verified that the electrode remained conductive by performing electron transfer analyses to redox probes in solution by means of CV and EIS. The presence of the composite on the surface was confirmed through XPS and SEM investigations.

In questo progetto di tesi degli elettrodi in glassy carbon sono stati funzionalizzati con brush polimerici, all’interno dei quali sono incorporate nanoparticelle di Sn per la riduzione elettrocatalitica di piccole molecole. La presenza dei brush permette di distribuire le nanoparticelle anche nella terza dimensione, sviluppando la presenza del catalizzatore in altezza. Ciò porta ad avere una maggiore densità di nanoparticelle per unità di area, così da incrementare la quantità di substrato coinvolta nel processo catalitico nell’unità di tempo. I brush polimerici sono stati ottenuti attraverso polimerizzazione SI-ATRP, a partire dal monomero dimetilamminoetil metacrilato (DMAEMA). Una parte consistente del lavoro si è concentrata sull’ottimizzazione delle condizioni di reazione per ottenere una polimerizzazione controllata. Dopo ogni stadio di funzionalizzazione si è verificato che l’elettrodo rimanesse conduttivo, effettuando analisi di trasferimento elettronico a redox probe in soluzione tramite CV e EIS. La presenza del composito in superficie è stata verificata tramite indagini XPS e SEM.