Efecto del oxígeno no estequiométrico en las propiedades estructurales, morfológicas y magnéticas de la cobaltita YBaCo2O5+δ, obtenida por el método del precursor polimérico

Resumen: Las cobaltitas YBaCo2O5+δ son materiales con estructura tipo perovskitas, que muestra propiedades fisicoquímicas fascinantes. El oxígeno no estequiométrico brinda a estos materiales una elevada capacidad de almacenamiento y de movilidad de iones oxígeno, convirtiéndolos en promisorios para aplicaciones, como electrodos para celdas de combustibles de estado sólido, membranas para separación de oxígeno, sensores de oxígeno o catalizadores. Su comportamiento ferromagnético blando a temperaturas cercanas a ambiente, los convierte en materiales prometedores como sensores magnéticos, materiales magnetocalóricos y dispositivos magnéticos. Dichas propiedades fisicoquímicas, son dependientes del contenido de oxígeno presente en el material. Razón por la cual, en este trabajo se presenta el estudio de la dependencia de las propiedades estructurales, magnéticas y morfológicas de la cobaltita YBaCo2O5+δ, en función de la estequiometría de oxígeno. Por lo cual, muestras policristalinas fueron obtenidas por las rutas de síntesis de reacción en estado sólido y las rutas químicas del precursor polimérico clásico, modificado y no selectivo. Los mejores resultados de síntesis fueron obtenidos por el uso de la ruta de síntesis del precursor polimérico no selectivo, con temperaturas y periodos de calcinación de 1000 °C y 30 horas en atmósfera de aire. El oxígeno no estequiométrico fue variado por tratamientos térmicos en atmósfera de oxígeno puro, por 5 horas y a temperaturas de 350, 500 y 700 °C. Mostrando que este es mayor para muestras tratadas a 350 °C en atmósfera de oxígeno. Las propiedades estructurales, estudiadas por difracción de rayos X y refinamiento Rietveld, muestran la fase tetragonal con grupo espacial P 4/mmm y parámetros de red 3ap x 3ap x 2ap para 0,17 δ 0,29, y la fase ortorrómbica, con grupo espacial P mma y parámetros de red 2ap x 2ap x2ap para δ 0,3. El estudio de los modos vibracionales por espectroscopia infrarroja permite sugerir que la fase tetragonal se encuentra conformada por dos tipos de entornos de coordinación octaédricos –CoO6, mientras que la fase ortorrómbica presenta tres entornos de coordinación octaédricos –CoO6 diferentes. El comportamiento magnético de las cobaltitas fue estudiado mediante curvas de magnetización en función de temperatura y campo, obtenidas por magnetometría de muestra vibrante. Esta caracterización mostró que la cobaltita YBaCo2O5+δ sigue la ley de Curie-Weiss y presenta las transiciones de fases Para-Ferro-Antiferromagnético, típicas de estos materiales. También demostró, que el aumento del oxígeno no estequiométrico desplaza las temperaturas de las transiciones de fases magnéticas, hasta temperaturas cercanas a ambiente; estas fueron 293 K y 270 K para la fase ortorrómbica y 277 K y 192 K para la fase tetragonal. La cobaltita YBaCo2O5,29(2), que presentó una estequiometría de oxígeno intermedia, mostró un comportamiento magnético complejo, sugiriendo la coexistencia de la fase tetragonal y ortorrómbica. Se observó que las muestras policristalinas de la cobaltita YBaCo2O5+δ, se encontraban constituidas por partículas de forma irregular con tamaños inferiores a 1,0 μm y con un alto grado de aglomeración. No se observó un efecto significativo de la estequiometría de oxígeno sobre las propiedades morfológicas del material.

• Autores: Gómez Plata, Leandro
• Fecha de publicación: 2014
• Institución: Universidad Nacional de Colombia
• Repositorio: Universidad Nacional de Colombia
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:repositorio.unal.edu.co:unal/33170
• Acceso en línea: https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/33170; http://bdigital.unal.edu.co/23250/
• Palabra clave: 54 Química y ciencias afines / Chemistry; Cobaltitas laminares; Oxígeno no estequiométrico; Síntesis química; Perovskitas dobles; Óxidos magnéticos; Transiciones magnéticas; Momento magnético; Layered cobaltite; Double perovskites; Magnetic oxides; Magnetic transitions; Non-stoichiometric oxygen,; Chemical synthesis; Magnetic moment
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