Temas de investigación . Pedro Gómez Romero

Temas de Investigación
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Química de estado sólido	Conversión/almacenamiento  de energía	Materiales híbridos	Polioxometalatos
Cristaloquímica de óxidos	Baterías recargables de litio. Cátodos de inserción	Electrodos orgánico-inorgánicos	Clusters nanométricos
Nuevas fases electroactivas	Conductores de H+ para pilas de combustible	PoliAnilina, PoliPirrol con PMo12, Fe(CN6), V2O5	Fotoelectroquímica

• RELACION ENTRE SINTESIS, ESTRUCTURA MICROESTRUCTURA Y PROPIEDADES EN OXIDOS. En este campo nos interesa llegar a entender y controlar los factores que afectan la estequiometría, la estructura, la dimensionalidad y el orden de óxidos mixtos de tipo perovsquita. Todos estos factores determinan a su vez la estructura electrónica y las propiedades magnéticas, de transporte etc. de estos óxidos. En esta linea los óxidos de tipo perovsquita constituyen un ejemplo muy representativo de la cadena de causalidad que se expresa en el siguiente esquema:

• METODOS ALTERNATIVOS DE SINTESIS Y DOPAJE. Estudio de nuevos métodos de síntesis y dopaje de óxidos, como alternativas mejoradas a los métodos clásicos en estado sólido. Método sol-gel, síntesis a partir de óxidos precursores. Estudio de reacciones de síntesis y dopajes por medios electroquímicos.
• PROPIEDADES DE TRANSPORTE (IONICO/ELECTRONICO) EN OXIDOS DE METALES DE TRANSICION Y EN SISTEMAS DE VALENCIA MIXTA. En este tema cabe destacar los estudios sobre óxidos laminares de niobio, como por ejemplo el óxido H1+xLaNb2O7. Estos sistemas presentan interesantes propiedades de intercambio iónico y pueden asimismo ser dopados mediante la intercalación reductiva de cationes. Conductividad iónica en perovsquitas con vacantes catiónicas (La0.57Li0.3TiO3).
• NUEVOS OXIDOS SUPERCONDUCTORES Y FASES RELACIONADAS. El diseño de nuevos óxidos superconductores basado en criterios cristaloquímicos es uno de nuestros objetivos en este campo. Inicialmente nuestros trabajos se centraron en el diseño, síntesis y caracterización de perovsquitas laminares de cobre con otros metales de transición, y en perovsquitas sin cobre. Entre estos últimos se han estudiado las fases de Niobio ALaNb2O7. Como ejemplo de nuevas perovsquitas con cobre y otros metales de transición podemos testacar la inducción de bidimensionalidad estructural en perovsquitas de cobre y titanio. Este proyecto dio lugar a la obtención de una nueva familia de óxidos laminares de fórmula Ln2Ba2Cu2Ti2O11. Más recientemente hemos abordado la síntesis de nuevos óxidos de cobre y plata empleando métodos de coprecipitación y tratamientos a bajas temperaturas como alternativas a la síntesis bajo altas presiones de oxígeno. Esta estrategia nos ha permitido obtener el primer óxido mixto de cobre y plata conocido, el óxido Ag2Cu2O3 (véase más abajo).

• Recientemente hemos abordado la síntesis de nuevos óxidos complejos de cobre centrándonos en la incorporación de plata. En la fase inicial del proyecto, que se limita a la obtención de óxidos ternarios, hemos conseguido la preparación del primer óxido mixto de cobre y plata mediante métodos de síntesis a bajas temperaturas. La estructura de este óxido, de fórmula Ag2Cu2O3 y de estabilidad térmica superior a los correspondientes óxidos de cobre y de plata se muestra en la figura adjunta. Contiene cadenas de iones Cu(II) cuadrado-planos que alternan con cadenas en zig-zag de Ag(I) con coordinación lineal

• ELECTROQUIMICA EN ESTADO SOLIDO. Empleo de celdas electroquímicas con fines sintéticos. Estudio de la oxidación de metales en sales fundidas. Obtención de óxidos a partir de sales disueltas en sales fundidas.

QUIMICA DE BATERIAS

• ESTUDIOS BASICOS DE INSERCION REDOX EN OXIDOS LAMINARES. Pretenden una caracterización de los procesos de intercalación reductiva en cátodos de celdas galvánicas, como por ejemplo la intercalación reductiva de cationes en óxidos laminares de niobio de fórmula ALaNb2O7 (A=proton o ion alcalino). Estudio del efecto de la estequiometría de oxígeno en la electroactividad de materiales activos en electrodos de inserción. Estudios sobre óxidos de vanadio y sus derivados híbridos con polianilina (véase sección sobre materiales híbridos).
• DESARROLLO DE LA TECNOLOGIA DE BATERIAS EN ESTADO SOLIDO. Síntesis de nuevas fases y optimización de métodos de síntesis y tratamientos de óxidos electroactivos (para electrodos, V2O5, MnO2, LiMn2O4) y conductores iónicos (electrolitos sólidos como Li0.3La0.57TiO3). Aplicación de métodos electroquímicos para la obtención de multicapas electrodo/electrolito sólido. Obtención de depósitos múltiples por electroforesis.
• CARACTERIZACION DE CELDAS REVERSIBLES. El aspecto más tecnológico de los estudios en química de baterías se centra en el estudio de las características de celdas electroquímicas reversibles compactas. Esta caracterización implica la optimización integrada de los diversos componentes tanto activos (electrodo, electrolito) como de soporte (separador, colectores de corriente) y de sus interfases. Incluye asimismo la determinación de la carga específica, densidad energética y de potencia de baterías con ánodos de litio, electrolitos sólidos o en disolución y los cátodos formados por materiales compuestos en base a los materiales mencionados más arriba.

• COMPUESTOS HIBRIDOS MOLECULARES. Formados por una matriz polimérica conductora dopada con especies moleculares activas como son los POLIOXOMETALATOS (véase más abajo) o hexacianometalatos. La actividad de las moléculas complejas dopantes va desde la electroactividad (uso en almacenamiento de energía o en electrocatálisis) a las propiedades magnéticas y fotoelectroquímicas.
• POLIMEROS HIBRIDOS ORGANICO-INORGANICOS. Formados por polímeros orgánicos conductores y polímeros ionorgánicos de tipo óxidos obtenidos por métodos Sol-Gel. Algunos ejemplos de este tipo son los híbridos PPy/MnO2 y PAni/V2O5, cuyas propiedades electroquímicas los hacen buenos candidatos como electrodos en baterías (véase a continuación).

• DESARROLLO DE ELECTRODOS HIBRIDOS ORGANICO-INORGANICOS PARA BATERIAS RECARGABLES DE Li. BATERÍAS PLÁSTICAS. Síntesis y estudio de las propiedades de materiales compuestos para uso directo en baterías. Una actividad destacada de nuestro grupo en este campo se centra en el desarrollo de electrodos híbridos orgánico-inorgánicos. Dichos electrodos presentan las buenas propiedades conductoras y de procesabilidad del polímero junto con la actividad añadida del compuesto inorgánico activo. Esta actividad ha dado lugar a una patente.

• Estructura y propiedades magnéticas de polioxometalatos de molibdeno y wolframio. Fotoreducción de polioxometalatos en relación con óxidos de wolframio coloidales y en estado sólido. Ensayos de fotooxidación catalítica de productos orgánicos. La síntesis y estudio de híbridos orgánico-inorgánicos formados por una matriz polimérica conductora y un anión polioxometálico con actividad fotoquímica y electroquímica es uno de los temas de investigación más relevantes. Además de su uso como cátodos en baterías recargables (ver más arriba), el anclaje de los aniones fotoactivos en el sólido permite su aplicación como electrocatalizadores fijados en un soporte conductor.