Evaluación del efecto del B₂O₃ sobre las propiedades estructurales y eléctricas del NaZr₂(PO₄)₃

Abstract

Un gran número de materiales han sido sugeridos como candidatos para ser utilizados en baterías de ion sodio. Dada la alta movilidad de iones Na + dentro de la red tridimensional romboédrica con estructura R3c, el material tipo NASICON, el NaZr₂(PO₄)₃ se destaca dentro de este grupo de materiales. Debido a su estructura cristalina única y a la posibilidad que presenta de generar diferentes sustituciones iónicas, la familia de compuestos NZP es elegida dado que presenta baja expansión térmica, alta conductividad iónica, alta estabilidad química y alta resistencia a las radiaciones. En el presente trabajo, se propuso la posible sustitución aniónica del ion fosfato por el ion borato a través del uso de óxido de boro como reactivo de partida en materiales conductores iónicos de fórmula NaZr₂(PO₄)₃. Los nuevos materiales fueron sintetizados mediante el método de estado sólido. Principalmente, se buscó comprender el rol del boro en la estructura, y como se ven afectadas principalmente las propiedades eléctricas de los materiales. Se pudo observar que a medida que aumenta la cantidad de ion borato y disminuye el contenido de ion fosfato, una segunda fase se desprende (ZrO2) y se vuelve mayoritaria cuando la sustitución total se completa. Los valores de conductividad aumentan con respecto al NZP puro, y los parámetros de red muestran una pequeña variación probablemente debido a la incorporación de una pequeña proporción de B a la estructura. Finalmente, se presume que la sustitución aniónica no prospera, pero se obtuvieron indicios de que el ion B 3+ probablemente ocupe el lugar de ion Zr 4+ en la estructura. Los materiales fueron caracterizados estructural y eléctricamente mediante diversas técnicas como DRX, FTIR, RAMAN CONFOCAL, SEM-EDX y EIS.