Síntesis y caracterización de nanopartículas del óxido MnSb2O6 para su aplicación en la detección de gases tóxicos

Abstract

Se describen los resultados de la síntesis y caracterización del Antimoniato de manganeso (MnSb2O6) para su aplicación en la detección de gases tóxicos. El proceso de síntesis mediante química húmeda, involucró el uso de radiación generada mediante un horno de microondas doméstico y de etilendiamina como regulador de la estructura y tamaño del material nanométrico de MnSb2O6. Se confirmó la obtención de la fase cristalina (600 °C) por difracción de rayos X observando una estructura hexagonal con grupo espacial p150. La microestructura se analizó por microscopía electrónica de barrido, encontrando morfologías en la superficie de microplatos y microesferas (~ 0.69 μm) y otras partículas sin forma aparente. El tamaño promedio de las nanopartículas se estimó en ~ 32 nm de acuerdo con el análisis por microscopía electrónica de transmisión. Se encontraron los estados de oxidación de los elementos atómicos que conforman el MnSb2O6 por medio de espectroscopía fotoelectrónica de rayos X. Para Mn, se observaron dos estados de oxidación Mn2+ y Mn3+, que corresponden al estado Mn 2p3/2 observado en 641.26 eV y 642.7 eV respectivamente. Para el Sb, el estado de oxidación Sb3+, asociado con Sb 3d3/2 fue localizado en 539.82 eV. El pico asignado al O en 530.82 se traslapa con Sb 3d5/2. El análisis de espectrometría de masa de iones secundarios mostró una buena distribución atómica de los elementos en las nanopartículas, sin impurezas. Las propiedades ópticas se estudiaron por medio de espectroscopía fotoacústica, lo cual reveló una transición directa con una energía de banda prohibida de 1.78 eV. Las pruebas de detección de gas fueron realizadas en atmósferas de CO y C3H8 a diferentes temperaturas de operación. Dada la sensibilidad del MnSb2O6 fue posible construir un dispositivo capaz de detectar CO a partir de su respuesta eléctrica, mediante un circuito electrónico analógico. Las condiciones de operación fueron a 200 °C, a una concentración de gas de 50 ppm.