Síntesis, caracterización estructural y estudio de la estabilidad térmica y química de materiales barocalóricos emergentes para eco-refrigeración

Abstract

[resumen]: En este trabajo de Fin de Grado, se llevó a cabo la síntesis, caracterización y la realización de ensayos de estabilidad térmica, solubilidad y estabilidad química en los materiales híbridos de fórmula general [TPrA][M(dca)3] (M = Mn2+, Fe2+) para estudiar su viabilidad en sistemas de eco-refrigeración como potenciales materiales barocalóricos. La caracterización se realizó mediante diferentes técnicas, tales como, análisis termogravimétrico (TGA), espectrometría infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), difracción de rayos X de polvo cristalino (XRD), y calorimetría diferencial de barrido (DSC). Además, se realizaron cinco síntesis de [TPrA][Fe(dca)3], para establecer las condiciones óptimas necesarias para conseguir una buena reproducibilidad y averiguar la máxima cantidad que es posible preparar a escala de laboratorio y con una pureza aceptable. Posteriormente, se caracterizó mediante XRD.En este caso, no se siguió con los estudios de estabilidad como en [TPrA][Mn(dca)3], debido a los inconvenientes que surgieron a la hora de sintetizar una gran cantidad de este material. Como resultado, se obtuvo [TPrA][Mn(dca)3] con una composición, estructura y morfología deseada. Además, se observó que este material presenta una estabilidad térmica hasta una temperatura de 250°C y una estabilidad química aparentemente buena en los fluidos sobresaturados que se han empleado (etilenglicol y agua). Tras las caracterización de [TPrA][Fe(dca)3] mediante XRD,se confirmó que se obtuvo el producto deseado en forma cristalina y cuanto mayor es la concentración de las disoluciones iniciales de reactivos en las síntesis de este material, más impurezas obtenemos.[Resumo]: Neste traballo de fin de grao, realizouse a síntese, caracterización e a realización de ensaios de estabilidade térmica, solubilidade e estabilidade química nos materiais híbridos de fórmula xeral [TPrA][M(dca)3] (M = Mn2+, Fe2+) para estudar a súa viabilidade en sistemas de eco-refrixeración como potenciais materiais barocalóricos. A caracterización realizouse empregando diferentes técnicas, como a análise termogravimétrica (TGA), espectrometría infravermella por transformada de Fourier (FTIR), difracción de raios X de po cristalino (XRD) , e calorimetría diferencial de varrido (DSC). Ademais, realizáronse cinco sínteses de [TPrA][Fe(dca)3], para establecer as condicións óptimas necesarias para conseguir unha boa reproducibilidade e descubrir a cantidade máxima que se pode preparar a escala de laboratorio e cunha pureza aceptable. Posteriormente, caracterizouse por XRD. Neste caso, non se seguiu cos estudos de estabilidade como en [TPrA][Mn(dca)3] debido os inconvenientes que xurdiron ao sintetizar unha gran cantidade deste material. Como resultado, obtívose [TPrA][Mn(dca)3] cunha composición, estrutura e morfoloxía desexadas. Ademais, observouse que este material ten unha estabilidade térmica ata unha temperatura de 250 °C e unha estabilidade química aparentemente boa nos fluídos sobresaturados que se empregaron (etilenglicol e auga). Despois da caracterización de [TPrA][Fe(dca)3] por XRD, confirmouse que o produto desexado se obtivo en forma cristalina e canto maior sexa a concentración das solucións de reactivo inicial nas sínteses deste material, máis impurezas obtemos.[Abstract]: In this work, was carried out the synthesis, characterization and the thermal stability, solubility and chemical stability tests in the hybrid materials of general formula [TPrA][M(dca)3] (M = Mn2+, Fe2+)to study its viability in eco-cooling systems as potecial barocaloric materials. The characterization was performed using different techniques, such as thermogravimetric analysis (TGA), Fourier transform infrared spectrometry (FTIR), powder X-ray diffraction (XRD), and differential scanning calorimetry (DSC). Five syntheses of [TPrA][Fe(dca)3] ,were performed to establish the optimal conditions necessary to get good reproducibility and find out the maximum amount that can be prepared on a laboratory scale and with an acceptable purity. Afterwards, it was characterized by XRD. In this case, stability studies were not performed as in [TPrA][Mn(dca)3], due to the inconveniences when synthesizing a large amount of this material. As a result, [TPrA][Mn(dca)3] was obtained with a desired composition, structure and morphology. In addition, it was observed that this material has a thermal stability until a temperature of 250 °C and an apparently good chemical stability in the supersaturated fluids that have been used (ethyleneglycol and water). After characterization of [TPrA][Fe(dca)3] by XRD, it was confirmed that the desired product was obtained in crystalline form and when the concentration of the initial reagent solutions is higher in the syntheses of this material, we obtain more impurities.