Síntesis y dterminación de propiedades electroquímicas anisotrópicas en compuestos de intercalación de sulfuro de molibdeno

Abstract

El presente trabajo de tesis, que se inscribe en el área de la Ciencia de Materiales, pretende contribuir al conocimiento de la qulmica de compuestos de intercalación y, en especial, de aquellos derivados del sulfuro de molibdeno. La estructura laminar del sulfuro de molibdeno permite la intercalación entre sus láminas de variadas especies químicas denominadas huésped. En este trabajo se eligió especialmente una serie de dialquilaminas y litio con el fin de establecer correlaciones de: estructura, propiedades electroqulmicas, sfntesis y anisotropla en los compuestos. Las dialquilaminas estudiadas fueron dietil-, dibutil-, dipentil- y dihexilamina. Se estudiaron dos rutas de síntesis, las cuales condujeron a dos familias de compuestos de intercalación. Cada uno de los caminos sintéticos fue analizado relacionando la estequiometrfa y la estructura final del compuesto. Las propiedades electroqulmicas estudiadas indicaron que los materiales poseen buena conductividad electrónica y que ésta depende fuertemente de la cantidad de especie huésped presente en el espacio interlaminar. Puesto que se trata de especies dadoras, una mayor presencia de éstas en la matriz genera una mayor transferencia de carga, con lo cual se mejoran las propiedades conductoras del material. La conductividad iónica y el coeficiente de difusión de litio se determinaron utilizando un arreglo de celda simétrica con electrodos bloqueadores de electrones. Mediante el estudio del comportamiento del proceso de polarización se determinaron los parámetros caracterlsticos; potencial a tiempo infinito y tiempo de relajación t, con los cuales se evalúan esas propiedades. Todos los compuestos estudiados mostraron un buen grado de cristalinidad, lo que permitió separar las componentes anisotrópicas de las propiedades electroquímicas. El comporlamiento anisotrópico fue evaluado en función de la dirección en que se ejerce la presión en la preparación de las muestras; vertical y horizontal. La anisotropla también fue detectada mediante difracción de rayos-X. Un estudio de la condüctividad con la presión permitió generar modelos que permitieron comprender la relación entre el ordenamiento de las micropartículas en muestras prensadas y las propiedades electroquímicas anisotrópicas experimentales.

The aim of this work, which belongs to the area of the Materials Chemistry, is to conhibute to the knowledge of the chemistry of intercalation compounds, specially those derived from molybdenum disulfide. Molybdenum disulfide has a laminar structure which allows the intercalation of different kinds of chemical species between its layers. ln order to get the relationships between structure, electrochemical properties, anisotropy and synthesis of these compounds, lithium and a set of secondary amines (diethyl-, dibutyl-, dipentyl- and dihexylamine) were chosen as guests. The synthesis of these compounds was carried out using two different ways of preparation. Then, each synthetic route was analysed using relationships between the stoichiometry and the final structure of the obtained compounds, The material under study showed good electronic conductivities. This conductivity was strongly dependent on the amount of the guest compound located in the interlayer space. As the guests are always donors species, larger concentration in the matrix produces larger charge transfer, thus improving the conduction properties of the products. lonic conductivity and lithium diffusion coefficient were obtained by using DC polarization on a symmetric electron-blocking electrode cell. Some characteristics parameters, namely infinite time potential and relaxation time, which were used in turn to get the properties mentioned above, were obtained analysing the behaviour of the polarization process. All of the compounds showed good crystallinity which allowed us to get separately the anisokopic components of the electrochemical properties. The anisotropic behaviour was evaluated considering the pressure direction (vertical and horizontal) that was employed to get the pressed samples. This property also was detected by using X-ray diffraction pattern. On the other hand, the study of the pressure dependence on the electronic conductivity allowed us to develop models that were used to understand the relationships that occur between the anange on the microlayer in the pressed samples and the anisotropic electrochemical behaviour observed experimentally.