Fenómenos de orden-desorden en óxidos con estructura tipo rutilo y su aplicación como soportes en catalizadores heterogéneos.

Resumen

El trabajo de investigación que se recoge en esta memoria de tesis se centra en la síntesis y caracterización estructural de óxidos con estructura tipo rutilo. El interés principal es estudiar los fenómenos de orden-desorden observados en compuestos con varios cationes en la misma posición atómica. En concreto, se han sintetizado y caracterizado óxidos con dos (Fe-Sb-O) y tres cationes (Fe-V-Sb-O). La elección de estos compuestos se debe a que presentan una alta actividad en la catálisis heterogénea y esto puede ser debido, precisamente, a la flexibilidad estructural condicionada por el orden-desorden de los cationes. La combinación de diferentes técnicas de difracción (rayos X, electrones y neutrones) ha resultado esencial para poder entender los sutiles órdenes a largo alcance observados en estos compuestos. Además de la difracción también han sido imprescindibles la espectroscopia Raman, las medidas de susceptibilidad magnética o el estudio a través de microscopía electrónica de alta resolución. Además, se han realizado estudios empíricos basados en el método de la suma de valencias de enlaces en óxidos binarios con estructura tipo rutilo para tratar de comprender las distorsiones estructurales producidas por el cambio de catión. Por último, para seguir buscando compuestos activos en catálisis basados en estructuras tipo rutilo, se ha sintetizado y caracterizado el compuesto FeSbO4 @APTES@PMo12O40: polioxometalatos tipo Keggin soportados en FeSbO4 con estructura tipo rutilo. El carácter ácido de todos sus componentes hace que este compuesto sea un buen candidato para el proceso catalítico SCR-NH3. Estos sistemas con estructura tipo rutilo han mostrado cierta complejidad estructural ya que en el cristal se observan fenómenos de orden-desorden. La mayoría de los compuestos sintetizados cristalizan con órdenes a largo alcance cercanos a modulaciones inconmensurables, pero a la vez con órdenes a corto alcance tal y como se observa en difracción de electrones en las regiones de dispersión difusa.