Diseño de óxidos mixtos Ce (IV)-Ln (III) de textura controlada y sus aplicaciones en fotoluminiscencia y catálisis heterogénea

Institución otorgante:

Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Fecha:

2016-03-17

Tipo de documento: 

info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
 

Formato:

application/pdf

Idioma:

spa

Descripción:

Durante las últimas décadas la investigación de los óxidos de cerio, tanto puros comosustituidos por diversos lantánidos (Ln(III)), ha ganado relevancia en el campo de la cienciade materiales, debido la posibilidad de formar óxidos mixtos monofásicos químicamenteestables. Esta estabilidad proviene de la compatibilidad entre la estructura de fluorita (Fm3m) del óxido de cerio (CeO2 ) y la estructura de Tipo-C (Ia-3) de los sesquióxidos correspondientes, Ln2O3 . Estas fases encuentran aplicación en diversos campos, como lacatálisis heterogénea, las celdas de combustible de temperatura intermedia, los sensores deestado sólido, y los materiales luminiscentes, entre otros. En todos los casos es indispensablecontar con métodos robustos para la preparación de dichas fases en la forma de micro ynanopartículas de alta pureza y composición definida con tamaño, morfología y cristalinidadcontrolada. En este trabajo de tesis se explora el método de la precipitación homogénea mediadapor la hidrólisis de urea para la obtención de precursores mixtos del tipo carbonato básico Ce1-xLnx(OH)CO3, los cuales por tratamiento térmico conducen a la formación de partículasoxídicas mixtas de tipo CexLnxO2-δ. El trabajo se focaliza en la obtención de dos tipos demateriales de diferentes características: para su uso como catalizadores y como sólidosluminiscentes, comúnmente conocidos como fósforos. En el marco de los materialesdeseados, se presenta un estudio de las variables de síntesis (como ser temperatura, tiempo desíntesis, relación precipitante/catión, etc.), a fin de obtener los precursores mixtos binarios,ternarios y cuaternarios que posteriormente se descompondrán térmicamente. En primer lugar se estudia la preparación de precursores mixtos cuasicristalinos tipo Ce1-xLnx(OH)CO3.H2O, su descomposición térmica y el comportamiento luminiscente departículas submicrométricas de Ce1-xGdxO2-δ (con 0 < x < 1) sustituidas con centros emisoresde Eu(III) y de Er(III)/Yb(III) para su potencial uso como fósforos. Son estudiadas la emisiónde Stokes por excitación del Eu(III) con luz visible, o anti Stokes de conversión de luz (UC,up conversion) por excitación del par Er(III)/Yb(III) con luz infrarroja. Se analiza lacorrelación entre la estructura de los fósforos sintetizados con sus propiedades ópticas. En segundo lugar se plantea la preparación de fases cristalinas Ce1-xLnx (OH)CO3 tipo hexagonal y su descomposición térmica suave, para la obtención de óxidos mixtosnanotexturados Ce1-xLnxO2-δ, con Ln= Sm, Gd, La y Pr. Se estudia y evalúa el rol del Lnsustituyente y su contenido en el proceso de descomposición térmica en condicionesoxidantes. Se evalúa la naturaleza de las fases obtenidas y las propiedades catalíticas de lasmismas, mediante el estudio de la reacción de conversión de CO a CO2.

Identificador:

https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5969_Sorbello