SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE Sr11Mo4O23, UN POSIBLE ELECTROLITO

C.A. LOPEZ; J.C. PEDREGOSA; J.A. ALONSO; D.G. LAMAS

Córdoba

Congreso; XVII Congreso de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2011

AAIFQ - Universidad Nacional de Córdoba

En este trabajo se presenta la síntesis, caracterización estructural y propiedades de conductividad de un nuevo óxido mixto de fórmula Sr11Mo4O23. Este compuesto fue obtenido por reacción al estado sólido a 1200 ºC y presenta una estructura cristalina derivada de la perovskita doble. Esto se puede demostrar el reescribir la fórmula anterior como: Sr1,750,25SrMoO5,75, la cual responde a la fórmula general sin vacancias A2B?B?O6. Una de las características mas interesantes de este nuevo material es la presencia de vacancias tanto en los aniones O2- como en los cationes Sr2+. Como ya es conocida la presencia de vacancias en este tipo de materiales son promotoras para la conductividad iónica, propiedad que es altamente investigada en la búsqueda de nuevos electrolitos para desarrollar mejores celdas de combustible. La estructura cristalina fue resuelta a partir de un refinamiento combinado de los datos de difracción de rayos X y de neutrones. Esta fase fue correctamente ajustada en el sistema tetragonal grupo espacial I41/a con una celda a = 11,6107(6) Å, c = 16,422(1) Å. En la estructura obtenida los átomos Sr se distribuyen en 4 posiciones diferentes, los molibdenos en 2 y los oxígenos en 6 posiciones diferentes. Los sitios ocupados por Sr presentan diversas coordinaciones que van desde 12 a 8. Solo uno de los sitios de Sr (SrO8), ocupa el sitio B? correspondiente a una perovskita doble y se une en las seis direcciones a 6 octaedros de Mo. Los otros tres sitios de Sr presentan mayor coordinación y forman parte del sitio A de una estructura de perovskita doble. Ambos molibdenos se encuentran coordinados por seis oxígenos y corresponden al sitio B?. En la Figura 1 se muestra una vista en la dirección [110] donde se destacan los poliedros B? y B?. Con respecto a los octaedros de Mo se observa que las distancias promedio (Mo-O) en cada uno de ellos son similares, sin embargo uno es sustancialmente más distorsionado que el otro. El octaedro de Mo indicado en verde mostrado en la Figura 1 claramente muestra una distorsión axial donde dos de los oxígeno (mostrados en amarillo) se encuentran mas alejados del Mo que los del plano ecuatorial. Al evaluar las ocupaciones de los oxígenos en los refinamientos este oxígeno mostró un déficit ocupacional del 22(4)%. Estas vacancias están directamente relacionadas con la conductividad del material. La estequiometría encontrada es: Sr11Mo4O23,1(2). Las medidas de conductividad realizadas por encima de los 800 ºC mostraron una energía de activación de 0,63 eV. Este valor es levemente menor a valores encontrados en fases de estequiometrías similares[1] y en electrolitos convencionales como Gd2Ti2O7[2], YSZ[3] y LSGM[4]. [1] J.-S Ha, E. Lee, S.-T. Hong, H.-I. Yoo, Solid State Ionics xx (2008) xxx. [2] S.A. Kramer, H.L. Tuller, Solid State Ionics 82 (1995) 15. [3] H.-I. Yoo, J.-H. Hwang, J. Phys. Chem. Solids 53 (1992) 973. [4] J.-H. Kim, H.-I. Yoo, Solid State Ionics, 140 (2001) 105.