Estudio microestructural de sulfuros metálicos MS-R2S3 (M: Mg, Ca; R: Ce, Nd, Yb)

Abstract

Esta tesis consiste en la preparación y caracterización estructural-microestructural mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM), técnicas asociadas y difracción de rayos X, de nuevos sulfuros basados en tierras raras. Se ha realizado el estudio de sus posibles aplicaciones como pigmentos inorgánicos ecológicos en plásticos y pinturas. Los sistemas estudiados consisten en soluciones sólidas coloreadas, con diferente comportamiento estructural. La solución sólida (Ce1-yNdy)10S14+xO1-x presenta estructura tipo b-Pr10S14O. Los sistemas M1-xR(2/3)x�(1/3)xS (M=Ca, Mg; R=Yb) (�: vacantes catiónicas) presentan estructura tipo NaCl. Cuando M: Ca se observa intensidad difractada difusa en los diagramas de difracción de electrones, asociada a la presencia incipiente de clusters de una superestructura cúbica que se observa a altas concentraciones de Yb3+. Para M: Mg, se ha caracterizado mediante TEM y Espectroscopia EELS la transición desde el tipo NaCl al tipo espinela, a través de orden a corto alcance, provocado por clusters tridimensionales y con segregación de defectos extensos. El sistema M(3/2)yR2-y�0.25 - (1/2)yS3 (M = Ca; R = Nd) presenta estructura tipo ?-Th3P4 al introducir Ca2+, suponiendo la estabilización de dicho tipo estructural a 1173 K, mientras que en ausencia de Ca2+ se observa la fase a-Nd2S3. Además se han preparado nuevas fases en el sistema Mg-Yb-S, cuyas estructuras han sido determinadas mediante TEM y técnicas asociadas.. Su estructura puede derivarse a partir del tipo NaCl por la aplicación repetida y periódica de la operación cristalográfica de maclado químico a nivel de celda unidad. Las estequiometrías observadas son MgYb2S4 y Mg2Yb6S11 (grupo espacial Cmcm); M3Yb8S15 y MgYb4S7 (grupo espacial C2/m). El color de las muestras obtenidas se ha cuantificado mediante las coordenadas colorimétricas L*, a* y b*. El sistema Ce-Nd-S-O presenta color rojo, cuyo tono varía con su composición. Los sistemas Ca-Nd-S y Ca-Yb-S presentan color verde, mientras que el sistema Mg-Yb-S presenta color amarillo de alta calidad.