Síntesis y caracterización de nuevos materiales híbridos luminiscentes

Resumen

En condiciones hidrotermales, se sintetizaron dos nuevos succinatos de itrio, Y2(C4H4O4)3(H2O)4·6H2O (2) y Y2(C4H4O4)3(H2O)2 (3). Sus estructuras cristalinas, resueltas a partir de datos de difracción de rayos X de monocristal se discutiron a la luz de la del Y2(C4H4O4)3(H2O)2·H2O (1). El estudio del comportamiento térmico de los tres compuestos fue posible como consecuencia de su obtención como fases individuales de elevada pureza. El sistema presenta gran diversidad estructural, consecuencia de los diferentes modos de coordinación y la flexibilidad conformacional del ligando succinato que, condicionada por la composición del medio de reacción, dirige la síntesis hacia el producto deseado. La síntesis de nuevos polímeros de coordinación quirales de itrio(III), [NaY(Tart)(BDC)(H2O)2] (1) y [NaY(Tart)(biBDC)(H2O)2] (2) (H2Tart = ácido tartárico; H2BDC = ácido tereftálico; H2biBDC = ácido bifenil-4,4'-dicarboxílico), con la participación de ligandos quirales flexibles y aquirales rígidos, también se efectuó en condiciones hidrotermales. 1 y 2 son compuestos quirales de simetría ortorrómbica, que cristalizan en idéntico grupo espacial (C2221): a = 6.8854(2) Å, b = 30.3859(7) Å, c = 7.4741(2) Å para 1, y a = 6.8531(2) Å, b = 39.0426(8) Å, c = 7.4976(2) Å para 2. Sus estructuras han sido resueltas utilizando la difracción de rayos X de monocristal, asistida por datos de resonancia magnética nuclear en estado sólido (13C CPMASNMR), análisis térmico (TG-MS y DSC) y análisis elemental. Ambos materiales poseen hábito laminar, alcanzando la estabilidad tridimensional mediante enlaces de hidrógeno interlaminares. Los estudios de termodifracción de rayos X de polvo cristalino (HTpXRD) desvelaron el mecanismo del proceso de deshidratación/rehidratación, siendo modelizadas la estructura de las fases anhidras. La sustitución de itrio por lantánidos trivalentes permitió la síntesis de dos nuevas series de compuestos: [NaLn(Tart)(BDC)(H2O)2] y [NaLn(Tart)(biBDC)(H2O)2] (Ln = Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Yb). Estos materiales se caracterizaron mediante difracción de rayos X de monocristal y de polvo cristalino, análisis térmico (TG-MS y DSC), espectroscopia vibracional (FTIR), microscopia electrónica de barrido (SEMEDX), análisis elemental, y termodifracción de rayos X de polvo cristalino (HT-pXRD). Además de su actividad catalítica, es destacable el comportamiento fotoluminiscente de estos materiales, que presentan emisión sintonizable de luz UV-VIS-IR mediante una efectiva sensibilización de los cationes lantánidos trivalentes a través de los ligandos BDC2- y biBDC2-. irradiación por microondas, se utilizó como precursor en la síntesis hidrotermal de nuevos materiales híbridos organo-inorgánicos basados en metales lantánidos trivalentes (Ln = Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu). Se obtuvieron materiales monofásicos de composición Ln[O3P(C6H4)PO3H] (Ln = La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho), aunque sólo en el caso del compuesto de praseodimio (Za1) ha sido posible aislar monocristales de calidad suficiente para su determinación estructural mediante difracción de rayos X de cristal único. Za1 tiene simetría monoclínica (grupo espacial C2/c), con a = 5.6060(4) Å, b = 20.251(7) Å, c = 8.2740(6) Å, ? = 108.52(1)º. Los demás compuestos anhidros de la serie son isoestructurales con Za1, y su estructura se refinó a partir de datos de difracción de rayos X de polvo cristalino. Sin embargo, los compuestos basados en Y, Er, Tm, Yb, y Lu cristalizan como fases hidratadas de estructura desconocida. Ambas series de compuestos se caracterizaron mediante análisis térmico (TG-MS, SDTA, y DSC), análisis elemental, espectroscopia infrarroja, termodifracción de rayos X de polvo cristalino (HT-pXRD), microscopia electrónica de transmisión (TEM) y de barrido (SEM-EDX). Estos materiales, que presentan tamaños de partícula variables (> 20 nm), exhiben una inusualmente alta estabilidad térmica. Todos ellos son paramagnéticos, con momentos magnéticos efectivos acordes con los esperados para cationes lantánidos en estado trivalente, mostrando fotoluminiscencia en la región visible del espectro electromagnético, con fuerte luminiscencia roja y verde, respectivamente, para los compuestos basados en europio y terbio