Relación de fases en el sistema cuaternario In2O3-TiO2-Mn2O3-MnO a 1200 °C en aire

Abstract

En el sistema binario de In2O3-Mn2O3 no se obtuvieron compuestos estables, únicamente hay un pequeño rango de solución sólida con estructura cúbica tipo C de fórmula In2−2x Mn2xO3 (0 ≤ x ≤ 0.1). Dentro del sistema binario de In2O3-TiO2 la fase ortorrómbica In2TiO5 (a(Å)=7.20851; b(Å)=3.49229; c(Å)=14.82156), perteneciente al grupo espacial Pnma No.62, con estructura cristalina tipo pseudobrokita es estable. En el sistema binario de Mn2O3-TiO2 únicamente la fase MnTiO3 es estable. MnTiO3 se obtuvo a partir de una mezcla de TiO2:Mn2O3 = 2:1 en relación molar. Una muestra de Mn2O3 calentada a 1200 °C en aire por dos días se transformó en Mn3O4 (hausmannita), por lo que parte del ion Mn(III) se reduce a Mn(II). En el sistema ternario In2O3-TiO2-Mn2O3 se obtuvieron dos fases: In(Mn0.33Ti0.67)O3.33 e In(Mn0.25Ti0.75)O3.375. In(Mn0.33Ti0.67)O3.33 presenta una fase ortorrómbica con parámetros de red a(Å) = 5.9220(8), b(Å) = 3.3932(4) y c(Å) = 12.002(2); en tanto que In(Mn0.25Ti0.75)O3.375 posee una estructura monoclínica (a(Å) = 5.905(1), b(Å) = 3.415(9), c(Å) = 6.339(2) y β(°)=108.06). Estas fases son isoestructurales a las fases In(Fe0.33Ti0.66)O3.33 ortorrómbica e In(Fe0.25Ti0.75)O3.375 monoclínica, reportadas previamente por Brown y col. [5]. Ambas estructuras son inmensurables en forma de capas y están relacionadas con la estructura cúbica tipo pirocloro. En el sistema ternario In2O3-MnTiO3-Mn3O4 existe una nueva fase con estructura cúbica tipo C. Esta nueva fase exhibe una gran área de solución sólida que inicia del In2O3. El análisis gravimétrico de esta solución sólida indica que es deficiente de oxígeno. Las relaciones entre la composición química y la constante de celda unitaria para cúbica tipo C fueron determinadas en el sistema In2O3-[(1-𝘢)MnTiO3 + 𝘢Mn3O4] (𝘢 = 0, 3/20, 3/8, 6/11, 2/3, 3/4, 5/6, y 1). Consideramos que esta nueva fase es de gran interés, ya que podría presentar diversas propiedades que sean útiles en la industria y tecnología, debido a que posee diversos cationes, y así como varios estados de oxidación tales como In(III), Mn(III), Mn(II) y Ti(IV).