“Síntesis de La1-xSrxMO3 (M=Ni, Co), con estructura perovskita ABO3 y A2BO4 mediante métodos de química suave y caracterización estructural por difracción de Rayos X”

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Luis Alberto Mendoza de la Rosa

 

Resumen

Los materiales cerámicos de la familia de las perovskitas han despertado gran interés debido a que presentan excelentes propiedades. Dentro de la gran cantidad de materiales que abarcan a esta familia, los óxidos de niquelitas y cobaltitas de lantana presentan excelentes propiedades de conducción iónica, electrónica y catalítica; además poseen gran estabilidad térmica y química, estas propiedades permiten que estos materiales sean utilizados en un gran número de aplicaciones; de las cuales, destacan las relacionadas con el tema de energías renovables. Es en esta área donde se centran la mayor cantidad de investigaciones, principalmente en su utilización como cátodos en las celdas de combustible de óxidos sólidos. Sin embargo, aunque se han obtenido buenos resultados, son pocos los trabajos que relacionan el efecto de los métodos de síntesis y sus variables, además del efecto del dopaje, sobre la pureza y las propiedades de la estructura cristalina de los materiales obtenidos, por lo que resultó muy importante analizar estas variables.

Este trabajo se centró en la síntesis de La1-xSrxMO3 (M=Ni, Co), con estructura perovskita ABO3 y A2BO4 mediante métodos de química suave y caracterización estructural por difracción de Rayos X. Los métodos de síntesis utilizados fueron mecanosíntesis, Sol-gel­ autocombustión utilizando diferentes combustibles (glicina, urea y ácido cítrico) y por el método de Pechini.

AI analizar los resultados obtenidos se encontró que es posible obtener estas perovskitas si se controlan las variables de síntesis, para lo cual la utilización de las técnicas de análisis FTIR, TGA-DTA, DRX, SEM y TEM fueron de gran importancia. Los mejores materiales fueron analizados por el Método de Refinamiento Rietveld para determinar la estructura cristalina y por TEM para analizar su morfología. Se encontró que al modificar las variables de síntesis, la pureza y la estructura cristalina obtenida son afectadas; además se determinó que el dopaje de lantana por estroncio en el sitio A de la estructura genera deformaciones en la red cristalina en forma de dislocaciones; además promueve la formación de perovskitas no estequiométricas, debido a la presencia de vacancias de oxígeno; estas vacancias se incrementan al aumentar la temperatura de tratamiento térmico en las perovskitas dopadas.

 

Abstract

Ceramic materials of the perovskite family have aroused great interest because they have excellent properties. Within the large number of materials that comprise this family, the lanthanum nickel and cobalt oxides has excellent electrical, ionic conduction and catalytic properties; also possess great thermal and chemical stability, these properties allow these materials to be used in a large number of applications. Of which stand out those related to the subject of renewable energies. It is in this area that the greater amount of research is focused, mainly in its use as cathodes in the solid oxide fuel cells. However, although good results have been obtained, there are few studies that relate the effect of synthetic methods and their variables, in addition to the effect of doping, on the purity and of the crystalline structure properties of the obtained materials. Which was very important to analyze these variables.

This work focused on the synthesis of La1-xSrxMO3 (M=Ni, Co), with perovskite structure ABO3, and A2BO4, by soft chemistry methods and its structural characterization by X-ray diffraction. The synthesis methods used were mechanosynthesis, Sol-gel-combustion using different fuels (glycine, mea and citric acid) and by the Pechini method.

When analyzing the obtained results, it was possible to obtain these perovskites if the synthesis variables were controlled, for which the use of the FTIR, TGA-DTA, XRD,SEM and TEM techniques were very important. The best materials were analyzed by the Rietveld Refining Method to determine the crystalline structure and by TEM to analyze its morphology. It was found that by modifying the synthesis variables, the purity and crystalline structure obtained are affected; In addition it was determined that the doping the lanthanum by strontium in the A site of the structure, generates deformations in the cristal lattice in the form of dislocations; also promotes the formation of non-stoichiometric perovskites, due to the presence of oxygen vacancies; These vacancies are increased by increasing the heat treatment temperature in the doped perovskites.

 

“Síntesis de La1-xSrxMO3 (M=Ni, Co), con estructura perovskita ABO3 y A2BO4 mediante métodos de química suave y caracterización estructural por difracción de Rayos X”

 


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