Oxiselenuro
Clase de compuestos químicos
Figura 1: Estructura cristalina del BiCuSeO con una estructura en capas de ZrSiCuAs

Los oxiseleniuros son un grupo de compuestos químicos que contienen átomos de oxígeno y selenio (Figura 1). Los oxiseleniuros pueden formar una amplia gama de estructuras en compuestos que contienen varios metales de transición y, por lo tanto, pueden exhibir una amplia gama de propiedades. Lo más importante es que los oxiseleniuros tienen un amplio rango de conductividad térmica , que se puede controlar con cambios de temperatura para ajustar su rendimiento termoeléctrico . La investigación actual sobre los oxiseleniuros indica su potencial para una aplicación significativa en materiales electrónicos . [1]

Síntesis

El primer oxiseleniuro que se cristalizó fue el oxiseleniuro de manganeso en 1900. [ 2] En 1910, se crearon oxiseleniuros que contenían fosfato mediante el tratamiento de P2Se5 con hidróxidos metálicos . [3] El oxiseleniuro de uranio se formó a continuación mediante el tratamiento de H2Se con dióxidos de uranio a 1000 °C. [4] Esta técnica también se utilizó para sintetizar oxiseleniuros de elementos de tierras raras a mediados de la década de 1900. [5] La síntesis de compuestos de oxiseleniuros actualmente implica el tratamiento de óxidos con polvo de aluminio y selenio a altas temperaturas. [6]

Figura 2: Algunas estructuras de oxiseleniuro descubiertas recientemente cristalizan de tal manera que las capas de óxido metálico (a) y las capas de seleniuro metálico (b) forman un patrón alternado (c). Código de colores: amarillo: estroncio; rosa: cobalto; azul: oxígeno; verde: selenio; naranja: cobre

Los recientes descubrimientos en oxiarseniuros de hierro y su superconductividad han resaltado la importancia de los sistemas de aniones mixtos. [7] Los oxicalcogenuros de cobre mixtos surgieron cuando se tomaron en cuenta las propiedades electrónicas tanto de los calcogenuros como de los óxidos. Los químicos comenzaron a buscar la síntesis de un compuesto con propiedades de onda de densidad de carga y metálicas , así como superconductividad a alta temperatura. Al sintetizar el oxiseleniuro de cobre Na 1.9 Cu 2 Se 2 ·Cu 2 O mediante la reacción de Na 2 Se 3.6 con Cu 2 O , [8] concluyeron que se podía sintetizar un nuevo tipo de oxicalcogenuros mediante la reacción de óxidos metálicos con fundentes de policalcogenuro.

Derivados

Figura 3: Estructura ortorrómbica de β-La 2 O 2 MnSe 2 a bajas temperaturas.

Se han sintetizado nuevos oxiseleniuros de fórmula Sr 2 AO 2 M 2 Se 2 (A=Co, Mn; M=Cu, Ag). Cristalizan en estructuras que consisten en capas alternadas de tipo perovskita (óxido metálico) y antifluorita (seleniuro metálico) (Figura 2). La banda prohibida óptica de cada oxiseleniuro es muy estrecha, lo que indica semiconductividad . [9]

Otro derivado que revela propiedades de oxiseleniuro es β-La 2 O 2 MSe 2 (M= Fe, Mn). Esta molécula posee una estructura ortorrómbica (Figura 3), abriendo las posibilidades para diferentes arreglos de empaquetamiento de oxiseleniuros. Son ferromagnéticos a bajas temperaturas (~27 K) y muestran alta resistividad a temperatura ambiente. El análogo de Mn, diluido en solución de NaCl , sugiere una brecha de banda óptica de 1,6 eV a temperatura ambiente, lo que lo convierte en un aislante . Mientras tanto, la brecha de banda para el análogo de Fe es de aproximadamente 0,7 eV entre 150 K y 300 K, lo que lo convierte en un semiconductor . [7] En contraste, el oxiseleniuro de cobalto La 2 Co 2 O 3 Se 2 está ordenado antiferromagnéticamente, lo que sugiere que aunque los diferentes metales de transición son responsables de los cambios en la propiedad magnética de un oxiseleniuro, la estructura reticular general de la molécula también puede influir en su conductividad. [10]

Figura 4: Comparación de compuestos ZT con factor de mérito Bi1-xMxCuSeO. Los ZT más altos indican conversiones de energía más eficientes.

Las propiedades magnéticas y conductoras de diferentes compuestos metálicos coordinados con oxiseleniuro no solo se ven afectadas por el metal de transición utilizado, sino también por las condiciones de síntesis. Por ejemplo, el porcentaje de aluminio utilizado durante la síntesis de Ce2O2ZnSe2 como recuperador de oxígeno afectó a los intervalos de banda, indicados por los diferentes colores del producto. [ 6] Varias estructuras permiten muchas configuraciones potenciales . Por ejemplo, como se observó antes en La2Co2O3Se2 , Sr2F2Mn2Se2O exhibe una correlación magnética frustrada en la estructura que resulta en una red antiferromagnética. [ 11]

En 2010, se informó que los oxiseleniuros policristalinos de tipo p BiCuSeO eran posibles materiales termoeléctricos. [12] Los enlaces débiles entre la capa conductora [Cu2Se2 ] −2 y la capa aislante [ Bi2O2 ] +2 , así como la estructura reticular cristalina anarmónica, pueden explicar la baja conductividad térmica y el alto rendimiento termoeléctrico de la sustancia. Recientemente, el valor ZT de BiCuSeO, una figura de mérito adimensional que indica el rendimiento termoeléctrico, se ha incrementado de 0,5 a 1,4. Los experimentos han demostrado que el dopaje con Ca puede mejorar la conductividad eléctrica, aumentando así el valor ZT. [ 1 ] Además, reemplazar el 15% de los iones Bi3 + con iones metálicos del grupo 2, Ca2 + , Sr2 + o Ba2 + (Figura 4), también optimiza la concentración de portadores de carga. [12]

Referencias

  1. ^ ab Pei, Yan-Ling; He, Jiaqing; Li, Jing-Feng; Li, Fu; Liu, Qijun; Pan, Wei; Barreteau, Celine; Berardan, David; Dragoe, Nita; Zhao, Li-Dong (2013). "Alto rendimiento termoeléctrico de oxiseleniuros: conductividad térmica intrínsecamente baja de BiCuSeO dopado con Ca". NPG Asia Materials . 5 (5): e47. doi : 10.1038/am.2013.15 . ISSN  1884-4057.
  2. ^ Fonzes-Diacon, H. (1990). "Un seleniuro sintetizado y un oxiseleniuro de manganeso". Compite Rendus Hebdomadaires des Séances de l'Académie des Sciences 130: 1025: 1025–6.
  3. ^ Efraín, F. y E. Majler. (1910). "Selenofosfatos". Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft 43: 277–285.
  4. ^ Khodadad, P. (1957) "Oxiselenuro de uranio. UOSe". Compt. Desgarrar. 245: 226: 2286–8.
  5. ^ Guittard, M., Flahaut, J. y Domange, L. "El oxiseleniuro de itrio y todas las tierras raras". Acta Crystallographica 21 (5).
  6. ^ ab Ainsworth, Chris M.; Wang, Chun-Hai; Tucker, Matthew G.; Evans, John SO (2015). "Síntesis, caracterización estructural y propiedades físicas del nuevo oxiseleniuro de metal de transición Ce2O2ZnSe2" (PDF) . Química inorgánica . 54 (4): 1563–1571. doi :10.1021/ic502551n. ISSN  0020-1669. PMID  25584771.
  7. ^ ab McCabe, Emma E.; Free, David G.; Mendis, Budhika G.; Higgins, Joshua S.; Evans, John SO (2010). "Preparación, caracterización y transiciones de fase estructurales en una nueva familia de oxicalcogenuros de metales de transición semiconductores β-La2O2MSe2 ( M = Mn , Fe)". Química de materiales . 22 ( 22): 6171–6182. doi :10.1021/cm1023103. ISSN  0897-4756.
  8. ^ Park, Younbong; DeGroot, Don C.; Schindler, Jon L.; Kannewurf, Carl R.; Kanatzidis, Mercouri G. (1993). "Intercrecimiento de dos redes estratificadas diferentes en el oxiseleniuro de cobre metálico Na 1.9 Cu 2 Se 2 ⋅Cu 2 O". Química de materiales . 5 (1): 8–10. doi :10.1021/cm00025a004. ISSN  0897-4756.
  9. ^ Jin, Shifeng; Chen, Xiaolong; Guo, Jiangang; Lei, Ming; Lin, Jingjing; Xi, Jianguo; Wang, Wenjun; Wang, Wanyan (2012). "Oxiselenuros tipo Sr2Mn3Sb2O2: estructuras, magnetismo y propiedades electrónicas de Sr2AO2M2Se2 (A = Co, Mn; M = Cu, Ag)". Química Inorgánica . 51 (19): 10185–10192. doi :10.1021/ic301022g. ISSN  0020-1669. PMID  22967274.
  10. ^ Fuwa, Yayoi; Endo , Takashi; Wakeshima, Makoto; Hinatsu, Yukio; Ohoyama, Kenji (2010). "Disposición de espín ortogonal en La2Co2O3Se2 cuasi-bidimensional " . Revista de la Sociedad Química Americana. 132 ( 51 ) : 18020–18022 . doi : 10.1021/ja109007g. ISSN  0002-7863. PMID  21126073.
  11. ^ Liu, Y.; Zhang, SB; Li, LJ; Lu, WJ; Zhao, BC; Tong, P.; Song, WH; Lin, S.; Huang, YN; Huang, ZH; Tan, SG; Sun, YP (2013). "Síntesis, estructura y propiedades del nuevo oxiseleniuro de manganeso en capas Sr2F2Mn2Se2O " . Journal of Alloys and Compounds . 580 : 211–216. doi :10.1016/ j.jallcom.2013.05.048 . ISSN  0925-8388.
  12. ^ ab Zhao, Li-Dong; He, Jiaqing; Berardan, David; et al. (2014). "Oxyseleniuros de BiCuSeO: nuevos materiales termoeléctricos prometedores". Energy & Environmental Science . 7 (9): 2900. doi :10.1039/C4EE00997E. ISSN  1754-5692.
Obtenido de "https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Oxiseleniuro&oldid=1204905468"