NANOTUBO DE SULFURO DE RENIO Y SU PROCEDIMIENTO DE PREPARACION.

Material de nanotubo de sulfuro de renio (IV) (ReS 2) que comprende cilindros huecos de capas concéntricas de sulfuro de renio (IV),

siendo la distancia entre capas del ReS2 de 0,5-0,7 nm, consistiendo cada capa de ReS2 en una capa de átomos de renio intercalada entre dos capas de átomos de azufre

Nanotubo de sulfuro de renio y su procedimiento de preparación.

La presente invención se refiere al material sulfuro de renio (IV) en la forma polimórfica de nanotubos y a un método para la preparación de este material.

Antecedentes de la invención

Durante los últimos años, las nuevas clases de materiales llamados nanotubos han atraído una atención considerable. Los nanotubos que mejor se conocen son los denominados nanotubos de carbono (Iijima, S. Nature 1991, 254, 56) que existen como nanotubos de carbono de pared única, SWCNT, o como nanotubos de carbono de pared múltiple, MWCNT. Se han patentado numerosas rutas preparativas de estos materiales (por ejemplo, Smalley, R.E., Patente de Estados Unidos Nº 5.591.312; Smalley, R.E. et. al., WO 98/39250; Jang, J. y Chung, S.-J., EP 1 046 613 A2; Smalley, R.E. et. al., WO 00/17102; Cheng, H. et. al., EP 1 061 044 A1 y EP 1 061 041 A1; Resasco, D.E. et al., WO 00/73205 A1; Kambe, N. y Bi, X., Patente de Estados Unidos Nº 6.045.769).

Los nanotubos de carbono han demostrado poseer una amplia variedad de propiedades físicas que sugieren que estos materiales podrían usarse en una diversidad de aplicaciones tecnológicas. Particularmente, la posibilidad de usar nanotubos de carbono como los componentes básicos en nanotecnología ha sido recientemente una fuerza impulsora fundamental para estudios detallados de tales materiales. Los nanotubos de carbono se componen de capas de grafito enrolladas en forma de cilindros con un diámetro determinado por el número de átomos de carbono en el perímetro del tubo como se muestra en la Figura 1. Los tubos pueden tener extremos cerrados. Si sólo hay un tubo cilíndrico, el material de nanotubo de carbono se llama de pared única (SWCNT). Si están presentes más tubos concéntricos (con una distancia entre los tubos individuales de aproximadamente 0,35 nm) los tubos se llaman de pared múltiple (MWCNT). Mediante microscopía de transmisión electrónica de alta resolución (HTREM) se determina fácilmente si una muestra dada contiene SWCNT o MWCNT. Obviamente, para construir, por ejemplo, dispositivos electrónicos con las propiedades requeridas para usar en aplicaciones nanotecnológicas, es deseable tener acceso también a nanotubos con una composición química diferente a la del carbono y, por tanto, con propiedades físicas y químicas diferentes. Por consiguiente, se ha concentrado mucho trabajo en la preparación de nanotubos de otros materiales. Sin embargo, hasta ahora sólo se han aislado unos pocos materiales en la forma de nanotubos, por ejemplo, BN (Chopra, N.G. et al., Science 1995, 269, 966), B_xC_yN_z (Stephan, O. et. al., Science 1994, 266, 1683), WS₂ (Tenne, R. et. al., Nature 1992, 360, 444), MoS₂ (Feldman, Y. et al., Science 1995, 267, 222 y Remskar, M. et. al., Science 2001, 292, 479), NiCl₂ (Hacohen, Y. R. et. al., Nature 1998, 395, 336), NbS₂ (Nath, M. y Rao, C.N.R., J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 4841 y Zhu, Y. et al., Chem. Commun. 2001, 2184) y Bi (Li, Y. et al., J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 9904).

Un artículo de revisión de R. Tenne (Progress in Inorganic Chemistry 2001, 50, 269) da una visión de conjunto del área. Un material de nanotubo de óxido de vanadio que contiene a,?-diaminas intercaladas entre las capas de óxido de metal se ha descrito también (Spahr, M.E. et al., Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1998, 37, 1263. y Krumeich, F. et al., J. Am. Chem- Soc. 1999, 121, 8324) y patentado (Nesper, R. et al., WO 01/30690 A2).

El documento WO 00/66485 describe la síntesis de nanotubos largos de calcogenuros de metales de transición. El método se basa en la síntesis de nanopartículas de un óxido de un metal de transición. Las partículas de óxido se templan por ejemplo con H₂S para obtener nanotubos. Este método se usó para producir nanotubos de sulfuro de volframio, WS₂. Una limitación de este método es que no todos los óxidos de metales de transición se pueden manejar fácilmente en las condiciones indicadas en el método. Esto hace a este método inapropiado para la preparación, por ejemplo, de materiales de nanotubos de sulfuro de renio.

Todos los materiales de nanotubos tienen estructuras en capas en sus modificaciones polimórficas habituales. NbS₂, MoS₂ y WS₂ tienen estructuras estrechamente relacionadas. Cada capa individual en estos materiales consiste en una capa de un átomo metálico intercalada entre dos capas de átomos de azufre. Los átomos de metales de transición están coordinados de forma prismática trigonal con átomos de azufre. Hasta ahora no había publicaciones de nanotubos que contienen elementos del grupo 7 de la tabla periódica (es decir, Mn, Tc y Re).

Sumario de la invención

El sulfuro de renio (IV), ReS₂, tiene una estructura en capas similar a la de otros disulfuros de metales de transición tales como, por ejemplo, NbS₂, MoS₂ y WS₂. Cada capa de ReS₂ consiste en una capa de átomos de renio intercalada entre dos capas de átomos de azufre. El ReS₂ contiene un ión metálico con una configuración electrónica no vista en los nanotubos de sulfuro metálico conocidos actualmente. El sulfuro de niobio (IV) tiene una configuración electrónica d¹, el sulfuro de molibdeno (IV) y el sulfuro de tungsteno (IV) tienen una configuración electrónica d² mientras que el sulfuro de renio (IV) tiene una configuración electrónica d³. Al mismo tiempo, el sulfuro de renio (IV) tiene también una coordinación diferente a la del renio. El renio está coordinado octaédricamente por azufre en el ReS₂ al contrario de la coordinación prismática trigonal del Nb, Mo y W en sus sulfuros. El material de sulfuro de renio (IV) puede proporcionar, por lo tanto, nanotubos con una estructura electrónica sin precedentes y una nueva estructura cristalográfica. Además, la estructura cristalina del ReS₂ muestra que los átomos de renio forman agrupaciones tetranucleares debido a las interacciones del enlace metal-metal (Murray, H.H.; Kelty, S.P.; Chianelli, R.R.; Day, C.S. Inorg. Chem. 1994, 33, 4418). Esta característica estructural es exclusiva del ReS₂.

Por lo tanto, un objeto de la invención es proporcionar un material de sulfuro de renio (IV) en la forma de nanotubos.

Este objeto se consigue proporcionando un material de nanotubo de sulfuro de renio (IV) (ReS₂) que comprende cilindros huecos de capas concéntricas de sulfuro de renio (IV), siendo la distancia entre capas de ReS₂ 0,5-0,7 nm, consistiendo cada capa de ReS₂ en una capa de átomos de renio intercalados entre dos capas de átomos de azufre.

También se proporciona un método para la preparación del material de nanotubo de sulfuro de renio (IV). El método comprende las etapas de: