Síntesis de fases laminares heteronucleares del tipo MPS3 nanoestructuradas, y obtención de compositos : estudios de propiedades ópticas, magnéticas y de conductividad eléctrica

Abstract

En el presente trabajo de tesis se ha sintetizado y caracterizado las fases bimetálicas basadas en la matriz MPS3, y compositos de fases bimetálicas de NiII y ZnII intercaladas con iones monovalentes (iones potasio y ion de tetraetilamonio, respectivamente). Las fases bimetálicas de NiII obtenidas son tres: Ni0,2Mn0,8PS3 (Ni0,2), Ni0,4Mn0,8PS3 (Ni0,4) y Ni0,6Mn0,4PS3 (Ni0,6), las cuales fueron preparadas, mediante el método de síntesis por intercambio catiónico asistida con microondas, a partir del correspondiente precursor de potasio. Los precursores de potasio obtenidos son tres: K0,4Mn0,8PS3•H2O; K0,4Ni0,2Mn0,6PS3•H2O; K0,4Ni0,4Mn0,4PS3•H2O. Además, se sintetizaron tres compositos nuevos de la fase bimetálica de Zn0,2Mn0,8PS3 (Zn0,2) intercalada con cationes de tetraetilamonio: Zn0,2Mn0,69PS3([Et]4N)0,22 Zn0,2Mn0,66PS3([Et]4N)0,28, Zn0,2Mn0,64PS3([Et]4N)0,32. Las fases bimetálicas Ni0,4 y Ni0,6 presentan una estructura cristalina similar a la fase de la fase bimetálica Ni0,2, lo que demuestra que al insertar una mayor proporción del ion secundario de NiII en la fase bimetálica de Ni0,2 la estructura cristalina de la fase no es modificada. En los espectros de absorción de las fases bimetálicas de NiII se observó un corrimiento del borde de absorción de las fases bimetálicas Ni0,4 y Ni0,6 hacia valores de menor energía respecto a la fase bimetálica Ni0,2. En los estudios de propiedades magnéticas de las fases bimetálicas de Ni0,4 y Ni0,6 se observó una atenuación de las interacciones antiferromagnéticas, respecto a la fase bimetálica inicial Ni0,2. Los precursores de potasio de las fases bimetálicas de NiII y los compositos intercalados con iones tetraetilamonio de la fase bimetálica de Zn0,2 presentan una magnetización espontánea a bajas temperaturas producto de la presencia de vacancias en el sistema. Finalmente, al introducir una mayor proporción de NiII en la fase bimetálica de Ni0,2 la conductividad eléctrica del material disminuye acercándose a un comportamiento similar a la fase prístina de NiPS3

The present work reports the synthesis and characterization of bimetallic phases based on MnPS3: Ni0.2Mn0.8PS3 (Ni0.2); Ni0.4Mn0.6PS3 (Ni0.4) and Ni0.6Mn0.4PS3 (Ni0.6). In addition, NiII and ZnII composites, intercalated with monovalent cations (K+ and tetraethylammonium cation, respectively) were prepared. The first (K0.4Mn0.8PS3 • H2O; K0.4Ni0.2Mn0.6PS3 • H2O; K0.4Ni0.4Mn0.4PS3 • H2O) were used to obtain the nickel(II) bimetallic phases, by a microwave assisted method. On the other hand, three new composites of Zn0.2Mn0.8PS3 (Zn0.2), intercalated with tetraethylammonium cation were prepared: Zn0,2Mn0,69PS3([Et]4N)0,22, Zn0,2Mn0,66PS3([Et]4N)0,28, Zn0,2Mn0,64PS3([Et]4N)0,32. Bimetallic phases Ni0.4 and Ni0.6 present a crystalline structure similar to that of Ni0.2, which allows to infer that the crystalline structure is not modified when the insertion of a greater proportion of the secondary ion NiII into Ni0.2 occurs. Ni0.4 and Ni0.6 absorption spectra show a displacement of the absorption edge, as compared to MnPS3 and Ni0.2. The magnetic properties of Ni0.2, Ni0.4 and Ni0.6 present an attenuation of the antiferromagnetic interactions as compared with the homometallic pristine phase. All the potassium precursors of the bimetallic phases, and the intercalated composites with tetraethylammonium of Zn0.2 show a spontaneous magnetization at low temperatures, due to the presence of vacancies in the lattice of these systems. Finally, introducing a greater proportion of NiII into Ni0.2 produces a detrimental effect on the electric conductivity of these phases, tending to a similar behavior to that of the pristine NiPS3 phase