Caracterización eléctrica de un óxido de manganeso laminar tipo birnesita

• Autores: N.P. Arias, M.E. Becerra, O. Giraldo
• Localización: Revista Mexicana de Física, ISSN-e 0035-001X, Vol. 61, Nº. 5, 2015, págs. 380-387
• Idioma: español
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• Resumen
  • español

    En este trabajo se reporta la caracterización de un óxido de manganeso sintetizado por rutas de estado sólido, análogo al mineral natural denominado birnesita. Los análisis de difracción de rayos X y el estado promedio de oxidación del manganeso muestran que el material tiene una estructura laminar conteniendo manganeso en estados de oxidación (+4) y (+3). Los resultados de microscopía electrónica, área superficial y tamaño de poro revelan la presencia de micro y mesoporos en el material. La espectroscopía de impedancia sugiere que a altas frecuencias se presenta conducción eléctrica en el volumen y en la frontera de los agregados, en contraste a bajas frecuencias se presenta conductividad iónica asociada a los iones potasio ubicados en la región interlaminar. Los valores de conductividad AC a bajas frecuencias fue de 1.599 x 10^(-6) "Omega"^(-1) cm^(-1) y a altas frecuencias fue de 6.416 x 10^(-5) "Omega"^(-1) cm^(-1) lo que se asoció a un aumento en la probabilidad de salto electrónico a medida que se incrementó la frecuencia. El material estudiado puede tener aplicaciones en el campo de las baterías, supercapacitores y catálisis heterogénea, entre otros, por lo que profundizar en la comprensión de los procesos de conducción eléctrica aporta información importante para establecer sus aplicaciones potenciales.

  • English

    This paper records the characterization of a manganese oxide sunthesized by solid state routes which is analogous to natural mineral called birnessite. The analysis of X-ray diffraction and average oxidation state of manganese show that the material has a lamellar structure containing manganese in oxidation states (+4) and (+3). The results of electron microscopy alogn with surface area and pore size measurements reveal the presence of micro and mesopores in the material. Impedance spectroscopyu suggests that thigh frequency electrical conduction occurs in the volume and on the border of the aggregates; in contrast, ionic onductivity at low frequencies was associated with potassium ions located in the interlaminar region. AC conductivity values at low gfrequencies were 1.599 x 10^(-6) "Omega"^(-1) cm^(-1) and 6.416 x 10^(-5) "Omega"^(-1) cm^(-1) at high frequencies. These values are ssociated with an increased probability of electron jumping as frequency increases. These findings contribure to the understanding of electrical conduction precesses and provides important information about its potential applications. As a result, this research willprove relevant in the field of batteries,suspercapacitors and heterogeneous catalysis, among others.