Selección de nuevos compuestos y fases de los sulfuros de níquel mediante control del estado de oxidación en...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química del estado sólido
• Química inorgánica

Sus antecedentes:

• Las sales fundidas son prometedoras para el descubrimiento de nuevos materiales, pero ofrecen un control limitado del estado de oxidación.
• Las soluciones acuosas proporcionan un mejor control del estado de oxidación, pero son menos efectivas para ciertas síntesis de materiales.

Objetivo del estudio:

• Para demostrar que los hidróxidos fundidos mezclados pueden servir como flujos sintonizables para la síntesis de materiales.
• Para lograr un control preciso de los estados de oxidación del níquel para el cultivo de cristales únicos de calogenuro ternario.
• Explorar nuevas fases ternarias y binarias de sulfuro de níquel y sus propiedades.

Principales métodos:

• Síntesis de compuestos ternarios K-Ni-S utilizando flujos mixtos de LiOH/KOH fundidos.
• Crecimiento de cristales y identificación de fases de nuevos materiales de sulfuro de níquel.
• Caracterización mediante espectroscopia de absorción de rayos X (XAS), espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS) y cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT).

Principales resultados:

• Se logró un control preciso de los estados de oxidación de Ni en las soluciones de LiOH/KOH, lo que permitió el crecimiento de todos los compuestos ternales conocidos de K-Ni-S.
• Se descubrieron varias fases nuevas, incluido un nuevo politopo de β-K₂Ni₃S₄, KNi₄S₂ de baja valencia y K₄Ni₉S₁₁.
• Se sintetizó un nuevo binario en capas Ni₂S a través de la desintercalación topotáctica de K a partir de KNi₄S₂, exhibiendo una brecha de van der Waals adecuada para la química de intercalación.

Conclusiones:

• Los hidróxidos fundidos mixtos son flujos efectivos para la síntesis controlada y el crecimiento de cristales de calogenuros ternales.
• El estudio accedió con éxito a nuevos sulfuros de níquel de baja valencia (KNi₄ S₂ y Ni₂ S) con propiedades estructurales y electrónicas únicas.
• El recién descubierto Ni2S sirve como un material anfitrión prometedor para la química de intercalación.