Fosfatos de titanio modificados: de materiales luminiscentes a contenedores de gases

Abstract

Los materiales obtenidos en esta investigación, basados en α-fosfato de titanio(IV), Ti(HPO4)2·H2O (α-TiP), como anfitrión, y europio(III) como huésped y fuente de emisión, son sistemas luminóforos que emiten en el rango del naranja-rojo. A partir de α-TiP, se sintetizó un compuesto de intercalación con propilamina, Ti(HPO4)2·2C3H7NH2·H2O (α-TiPPr), que posteriormente se exfolió en medio acuoso mediante procesos mono-etapa. La inserción de europio(III) tuvo lugar a través de dos vías: (i) intercambio iónico C3H7NH3+/[Eu(H2O)6]3+, y (ii) auto-ensamblaje de láminas de fosfato de titanio (cargadas negativamente) y especies catiónicas hidratadas de europio(III), con formación de agregados de nano-placas. Mediante métodos DFT, se modelizó la estructura del compuesto saturado en europio, [Eu(H2O)6]2/3Ti(PO4)2·[(H2O)6]1/3 (α-EuTiPPr). Se aplicaron métodos iso-conversionales (diferenciales e integrales) para la adquisición de parámetros cinéticos en procesos de descomposición térmica de algunos de los materiales sintetizados: (i) α-TiP, α-TiPPr, y α-EuTiPPr, (ii) -Ti(PO4)(NH4HPO4), (iii) un fosfato-fosfito de amonio-titanio(IV) con estructura tipo pirocloro, y (iv) Ti2O(PO4)2·2H2O (-TiP). La monitorización de los procesos de descomposición térmica mediante termo-difracción de rayos X de polvo cristalino, propició la elucidación de la estructura cristalina de nuevas fases: (i) -Ti(PO4)(NH4HPO4) y (ii) -Ti2O(PO4)2. Se reveló la capacidad del -Ti2O(PO4)2 para adsorber nitrógeno a temperaturas de 100-300 ºC. La estructura cristalina de este compuesto está caracterizada por la existencia de canales unidimensionales y dos tipos de átomos de titanio, ambos coordinados por oxígenos, uno de ellos hexa-coordinado y otro en un entorno tetraédrico distorsionado. Las vacancias del titanio tetra-coordinado y las dimensiones moleculares de los canales intra-cristalinos explican la inusual capacidad de este material para retener N2.