Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Kính phổ cộng hưởng điện tử và kính phổ Mössbauer của mullite được dop bởi các ion kim loại chuyển tiếp
Tóm tắt
Có sự khác biệt đáng kể trong các thuộc tính của mullite không dop và mullite được dop bằng oxit. Trạng thái oxy hóa của cation, nồng độ của nó và vị trí của lưới mullite mà nó chiếm giữ dường như là các yếu tố chịu trách nhiệm. Do đó, mullite đã được dop bằng bốn ion kim loại chuyển tiếp, bao gồm Mn, Fe, Cr và Ti. Với sự trợ giúp của phổ EPR và kính phổ Mössbauer (được bổ sung bởi phương pháp tinh thể X), trạng thái oxy hóa của các ion này và các vị trí lưới mullite mà chúng tham gia đã được nghiên cứu. Đã quan sát thấy ion Mn có mặt ở trạng thái Mn2+ và Mn3+, trong đó dạng trước tồn tại dưới dạng cụm và dạng sau chiếm giữ các vị trí tứ diện trong lưới mullite. Chỉ có ion Fe3+ được phát hiện và bằng chứng kết luận đã được xác nhận cho sự tham gia của Fe3+ vào vị trí lưới tứ diện của mullite thông qua phân tích quang phổ Mössbauer bằng một chương trình máy tính được viết riêng. Ion Cr chỉ tham gia vào cấu trúc mullite ở trạng thái Cr3+. Sự thay đổi trong các tham số lưới của mullite dop Cr đã được đo bằng kỹ thuật XRD. Kết quả cho thấy sự mở rộng của trục b lớn hơn so với trục a, điều này hỗ trợ sự hiện diện của ion Cr3+ ở vị trí tứ diện trong lưới mullite. Sự vắng mặt của tín hiệu trong quang phổ EPR của mullite dop Ti gợi ý sự hiện diện chỉ của ion Ti4+ (3d0). Độ dẫn điện rất thấp của mullite dop Ti và sự tương đồng gần gũi giữa cấu trúc mullite và Al2TiO5 đã đứng ra làm bằng chứng cho việc tích hợp ion Ti4+ vào vị trí tứ diện của lưới mullite bằng cách thay thế ion Al3+.
Từ khóa
#Mullite; ion kim loại chuyển tiếp; quang phổ EPR; kính phổ Mössbauer; trạng thái oxy hóa; ion Ti4+Tài liệu tham khảo
R. F. Davis and J. A. Pask, in “High Temperature Oxides, Part IV,” edited by A. M. Alper (Academic Press, New York, 1990) Ch. 3, p. 37.
W. H. Taylor, Z. Krist. 68 (1928) 503.
R. W. G. Wyckoff, J. W. Greig and N. L. Bowen, Am. J. Sci. 5th Series XI(66) (1926) 459.
S. P. Chaudhuri, J. Canad. Ceram. Soc. 58 (1989) 61.
N. N. Greenwood and A. Earnshaw, “Chemistry of Elements” (Pergamon Press, Oxford, 1984) Ch. 24.
W. D. Kingery, H. K. Bowen and D. R. Uhlmann, “Introduction to Ceramics,” 2nd ed. (John Wiley, New York, 1976) Ch. 2.
H. H. Read, “Rutley's Elements of Mineralogy, Part II,” 24th ed. (Thomas Murly & Co., London, 1970).
F. A. KrÖger, “The Chemistry of Imperfect Crystals” (North Holland Publishing Co., Amsterdam, 1964).
D. Sanyal, S. K. Patra, S. P. Chaudhuri, B. N. Ganguli, D. Banerjee, U. De and R. L. Bhattacharya, J. Mater. Sci. 31 (1996) 3447.
S. P. Chaudhuri, S. K. Patra and A. K. Chakraborty, J. Eur. Cream. Soc. 19 (1999) 2941.
S. P. Chaudhuri and S. K. Patra, Brit. Ceram. Trans. 96 (1997) 105.
H. P. Klug and L. E. Alexander, “X-Ray Diffraction Procedures for Amorphous and Crystalline Materials,” 1st ed. (John Wiley and Sons, New York, 1954).
B. D. Cullity, “Elements of X-Ray Diffraction,” 2nd ed. (Addison-Wesley, London, 1978).
M. K. Murthy and F. A. Hummel, J. Am. Ceram. Soc. 43 (1960) 267.
R. Nass, E. Tkalcec and H. Ivankovic, ibid. 78 (1995) 3097.
J. Le Marshall, D. R. Hutton, G. J. Troup and J. R. W. Thyer, Phys. Stat. Sol. (a) 5 (1971) 769.
C. W. Parmelee and A. R. Rodriguez, J. Am. Ceram. Soc. 25 (1942) 1.
H. Schneider, Ph.D. Thesis, University ofMünster, Chemistry, FRG, 1986.
I. Abs-wurmbach, K. Langer, F. Seifert and E. Tillmanns, Z. KRIST. 155 (1981) 81.
H. Schneider and H. Rager, Ceramics Int. 12 (1986) 117.
H. Saalfeld and W. Guse, N. Jb. Miner. Mh. (1981) 145.
W. E. Cameron, Phys. Chem. Minerals 1 (1977) 265.
A. DurÁn, H. Wohlfromn and P. Pena, J. Eur. Ceram. Soc. 13 (1994) 73.
C. M. Cardile, W. M. Brown and K. J. D. Mackenzie, J. Mater. Sci. Lett. 6 (1987) 357.
H. Schneider, in “Ceramic Transactions, Vol. 6: Mullite and Mullite Matrix Composites,” edited by S. Somiya, R. F. Davis and J. A. Pask (American Ceramic Society, Westerville, OH, 1990) p. 135.
H. Schneider, K. Okada and J. A. Pask, “Mullite and Mullite Ceramics” (John Wiley, London, 1994) p. 76.
H. Rager, H. Schneider and H. Graetsch, Am. Mineral. 75 (1990) 392.
C. Gerardin, S. Sunderasan, J. Benziger and A. Novrotsky, Chem. Mater. 6 (1994) 160.
K. R. Bauchspiess, A. Kulikov and H. Schneider, in International Workshop-Mullite 94, Irsee, Germany, September 7-9, 1994 Abst. p. 10.
B. Piriou, H. Schneider and H. Rager, ibid. Abst. p. 13.
S. P. Chaudhuri, S. Bandyopadhyay and N. Mitra, Interceram 44 (1995) 300.