REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

Delo opisuje študij PbZrO3 (PZ), PbTiO3 (PT) in La2Zr2O7 (LZ), pripravljenih z alkoksidno sol-gel sintezo.
Sola PZ in PT smo pripravili iz svinčevega acetata, cirkonijevega in titanovega butoksida v n-butanolu in ju hidrolizirali z molskim razmerjem voda / svinčev acetat (Rw) med 2 in 15 v nevtralnem in alkalnem mediju. Namen je bil razumeti zvezo med pogoji hidrolize, morfologijo in homogenostjo PZ in PT.
Delni naboj cirkonija v hidroliziranem solu PZ je višji od delnega naboja titana v PT, kar pomeni, da je PZ bolj reaktiven kot PT. Delni naboj hidroksilnih skupin je tako v PZ kot v PT negativen, kar v obeh primerih omogoča nadaljnjo reakcijo polikondenzacije. Sklepamo, da se polikondenzacija ustavi predvsem zaradi steričnih ovir.
Morfologija prahov PZ je odvisna od pogojev hidrolize: pri Rw 2 nastanejo gosti in pri Rw 15 porozni gelski drobci, medtem ko pri Rw 15 in alkalnem pH delci, veliki okrog 10 nm. Organske skupine v vzorcu, pripravljenem pri nizkem Rw, med segrevanjem razpadejo v dveh stopnjah, pri čemer vmesni razpadni produkti ustvarijo lokalno redukcijsko atmosfero, ki omogoči segregacijo kovinskega svinca iz amorfne matrice. Nasprotno organske skupine v vzorcih, pripravljenih pri Rw 15, razpadejo v eni stopnji. Sušeni prahovi PT so sestavljeni iz nanodelcev ne glede na pogoje hidrolize.
Prahovi ohranijo tudi po segrevanju morfologijo sušenih prekurzorjev. Prahova PZ in PT po segrevanju pri 700 oC oziroma 500 oC kristalizirata v perovskitni fazi.
Sol LZ je bil pripravljen iz dehidratiziranega lantanovega nitrata in Zr butoksida v 2-metoksietanolu. V močno eksotermni reakciji med nitratnimi in organskimi skupinami je nastal drobljiv, porozen prah, ki je po segrevanju pri 800 oC kristaliziral v piroklorni fazi. Prah, segret pri 900 oC, je vseboval 70 nm velike delce. Keramika je dosegla 97.9 % relativno gostoto po sintranju pri 1400 oC, kar je približno 200 oC nižje od običajnih temperatur sintranja za to keramiko.
Nadalje smo se v delu namenili raziskati lokalno urejenost v solih, amorfnih sušenih ter segretih prahovih PZ in LZ. V solu PZ sestavljata okolico svinca dve vezi Pb-O-Zr, medtem ko je v okolici Zr šest vezi Zr-O-Zr. V sušenem prahu se ena od vezi Pb-O-Zr ohrani, vezi Zr-O-Zr pa ostanejo nespremenjene. V prahu, segretem pri 400 oC, ne zaznamo več zveze med Pb in Zr, medtem ko so vezi Zr-O-Zr skoraj nespremenjene.
Okolica La atomov v raztopini La nitrata in v solu LZ je podobna okolici samega lantanovega nitrata hidrata. Okolico Zr v solu LZ sestavlja šest Zr-O-Zr vezi. Podobno okolico Zr atomov prah LZ ohrani tudi po sušenju in segrevanju pri 500 oC. Vezi La-O-Zr nismo opazili.
Lokalna urejenost Zr atomov v solih in amorfnih prahovih PZ in LZ je podobna. Med sintezo solov se ustvarijo vezi Zr-O-Zr, ki se ohranijo tudi v amorfnih prahovih. V obeh primerih poteče kristalizacija ciljne spojine z reakcijo med posameznima kovinskima oksidoma, torej z reakcijo v trdnem stanju.