pomoć planetarnog kugličnog mlina Solvent-free sinteza ......pomoć planetarnog kugličnog mlina...
1
Solvent-free sinteza trostrukog perovskita Ca 3 Fe 2 WO 9 uz pomoć planetarnog kugličnog mlina Filip Bolić 1 , Jelena Bijelić 1 , Anamarija Stanković 1 , Pascal Cop 2 , Bernd Smarsly 2 , Igor Đerđ 1,* I. STUDENTSKI KONGRES O INŽENJERSTVU MATERIJALA 28. veljače – 01. ožujka 2019. godine UVOD IR SPEKTROSKOPIJA RENTGENSKA DIFRAKCIJA MATERIJALI I METODE TERMOGRAVIMETRIJSKA ANALIZA Solvent-free sinteza trostrukog perovskita (Ca 3 Fe 2 WO 9 ) je metoda kod koje se koristi amonijev hidrogenkabonat uz miješanje s nitratima metalnih soli u reakcijskoj posudi planetarnog kugličnog mlina. Amonijev hidrogenkarbonat se raspada na amonijak i vodu pri 36 ℃ pri čemu stvara lužnati medij za katione metala koji će tvoriti hidrokside. Perovskiti su spojevi opće formule ABO 3 (A-kation većeg ionskog promjera, B-kation manjeg ionskog promjera, O-kisik). Kristali perovskita zbog svoje specifične strukture mogu pokazivati feroelektrična i feromagnetična svojstva te zbog toga mogu imati primjenu u različitim tehnološkim uređajima (memorijski uređaji, solarne ćelije itd.). Sintetizirani uzorci su analizirani infracrvenom spektroskopijom (FT-IR), termogravimetrijski (TGA) te rendgenskom difrakcijom na prahu (PXRD). Cilj ovog istraživanja je pronaći optimalne uvjete za sintezu fazno čistog produkta koji će se dalje detaljno strukturno okarakterizirati te će mu se odrediti svojstva. EKSPERIMENTALNI UVJETI m (Ca(NO 3 ) 2 x 4H 2 O) = 0,47 g m (Fe(NO 3 ) 3 x 9H 2 O) = 0,40 g m ((NH 4 ) 10 H 2 W 12 O 42 ) = 0,26 g m (NH 4 HCO 3 ) = 1,02 g t = 10 min – 2 sata V posude = 20 ml Materijal kuglica = čelik Broj kuglica = 40 Promjer kuglica = 5 mm Brzina okretaja: 250, 500, 750 (o/min) METODE ANALIZE PRODUKTA TGA TGA STRUKTURNA ANALIZA STRUKTURNA ANALIZA 1 Odjel za kemiju, Sveučilište J. J. Strossmayera u Osijeku, Ulica Cara Hadrijana 8/A, 31000 Osijek, Hrvatska 2 Institut za fizikalnu kemiju, Justus Liebig Sveučilište u Giessenu, Heinrich-Buff-Ring 17, 35392 Giessen, Njemačka ZAKLJUČAK Ø pri brzinama od 250 i 500 okretaja u minuti udio željenog produkta opada s duljinom sinteze Ø pri brzini od 750 okretaja u minuti udio željenog produkta se povećava s duljinom sinteze Ø svi uzorci kalcinirani na 1050 ℃ kako bi se uklonili organski ostaci i voda što se može vidjeti na grafovima IR spektroskopije Ø TG/DSC analiza pokazala je vrlo stabilnu smjesu koja se ne raspada Ø DSC nije detektirao fazne promjene u mjerenom području ü Ovu je sintetsku metodu potrebno je još dodatno optimizirati kako bi se dobio fazno čist Ca 3 Fe 2 WO 9 XRD XRD 60 min 10 min 120 min 500 o/min IR SPEKTROSKOPIJA 750 o/min IR SPEKTROSKOPIJA TERMOGRAVIMETRIJSKA ANALIZA TERMOGRAVIMETRIJSKA ANALIZA 10 min 10 min 10 min 120 min 120 min 120 min RENTGENSKA DIFRAKCIJA RENTGENSKA DIFRAKCIJA BRZINA OKRETAJA Ca 3 Fe 2 WO 9 /wt % (plavo) CaWO 4 /wt % (zeleno) 10 min 89 11 60 min 76 24 120 min 67 33 BRZINA OKRETAJA Ca 3 Fe 2 WO 9 /wt % (plavo) CaWO 4 /wt % (zeleno) 10 min 68 32 60 min 74 26 120 min 78 22 BRZINA OKRETAJA Ca 3 Fe 2 WO 9 /wt % (plavo) CaWO 4 /wt % (zeleno) Ca 3 WO 6 /wt % (sivo) 10 min 86 5 8 60 min 67 33 - 120 min 64 36 - T % valni broj (cm-1) 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 4000 valni broj (cm-1) 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 4000 valni broj (cm-1) 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 4000 T % valni broj (cm-1) 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 4000 valni broj (cm-1) 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 4000 valni broj (cm-1) 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 4000 T % valni broj (cm-1) 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 4000 valni broj (cm-1) 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 4000 valni broj (cm-1) 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 4000 TG DSC TG DSC DSC TG Prije Prije kalcinacije kalcinacije FT-IR FT-IR 250 o/min Ca 3 Fe 2 WO 9 CaWO 4 Tetragonska I41/a Monoklinska P12 1 /c1 Poslije Poslije kalcinacije kalcinacije 60 min 10 min 120 min 60 min 10 min 120 min
Transcript of pomoć planetarnog kugličnog mlina Solvent-free sinteza ......pomoć planetarnog kugličnog mlina...
-
Solvent-free sinteza trostrukog perovskita Ca3Fe2WO9 uz pomoć planetarnog kugličnog mlina
Filip Bolić1, Jelena Bijelić1, Anamarija Stanković1, Pascal Cop2, Bernd Smarsly2, Igor Đerđ1,*
I. STUDENTSKI KONGRES O INŽENJERSTVU MATERIJALA28. veljače – 01. ožujka 2019. godine
UVOD
IR SPEKTROSKOPIJA
RENTGENSKA DIFRAKCIJA
MATERIJALI I METODE
TERMOGRAVIMETRIJSKA ANALIZA
Solvent-free sinteza trostrukog perovskita (Ca3Fe2WO9) je metoda kod koje se koristi amonijev hidrogenkabonat uz miješanje s nitratima metalnih soli u reakcijskoj posudi planetarnog kugličnog mlina. Amonijev hidrogenkarbonat se raspada na amonijak i vodu pri 36 ℃ pri čemu stvara lužnati medij za katione metala koji će tvoriti hidrokside. Perovskiti su spojevi opće formule ABO3 (A-kation većeg ionskog promjera, B-kation manjeg ionskog promjera, O-kisik). Kristali perovskita zbog svoje specifične strukture mogu pokazivati feroelektrična i feromagnetična svojstva te zbog toga mogu imati primjenu u različitim tehnološkim uređajima (memorijski uređaji, solarne ćelije itd.).Sintetizirani uzorci su analizirani infracrvenom spektroskopijom (FT-IR), termogravimetrijski (TGA) te rendgenskom difrakcijom na prahu (PXRD). Cilj ovog istraživanja je pronaći optimalne uvjete za sintezu fazno čistog produkta koji će se dalje detaljno strukturno okarakterizirati te će mu se odrediti svojstva.
EKSPERIMENTALNI UVJETIm (Ca(NO3)2 x 4H2O) = 0,47 gm (Fe(NO3)3 x 9H2O) = 0,40 gm ((NH4)10H2W12O42) = 0,26 gm (NH4HCO3) = 1,02 gt = 10 min – 2 sataVposude = 20 mlMaterijal kuglica = čelikBroj kuglica = 40Promjer kuglica = 5 mmBrzina okretaja:250, 500, 750 (o/min)
METODE ANALIZE PRODUKTA
TGATGA
STRUKTURNA ANALIZASTRUKTURNA ANALIZA
1 Odjel za kemiju, Sveučilište J. J. Strossmayera u Osijeku, Ulica Cara Hadrijana 8/A, 31000 Osijek, Hrvatska2 Institut za fizikalnu kemiju, Justus Liebig Sveučilište u Giessenu, Heinrich-Buff-Ring 17, 35392 Giessen, Njemačka
ZAKLJUČAKØ pri brzinama od 250 i 500 okretaja u minuti udio željenog produkta opada s duljinom sinteze Ø pri brzini od 750 okretaja u minuti udio željenog produkta se povećava s duljinom sintezeØ svi uzorci kalcinirani na 1050 ℃ kako bi se uklonili organski ostaci i voda što se može vidjeti na grafovima IR spektroskopije Ø TG/DSC analiza pokazala je vrlo stabilnu smjesu koja se ne raspadaØ DSC nije detektirao fazne promjene u mjerenom području
ü Ovu je sintetsku metodu potrebno je još dodatno optimizirati kako bi se dobio fazno čist Ca3Fe2WO9
XRDXRD
60 min10 min 120 min
500 o/minIR SPEKTROSKOPIJA
750 o/minIR SPEKTROSKOPIJA
TERMOGRAVIMETRIJSKA ANALIZATERMOGRAVIMETRIJSKA ANALIZA
10 min 10 min 10 min 120 min120 min120 min
RENTGENSKA DIFRAKCIJARENTGENSKA DIFRAKCIJA
BRZINA OKRETAJA Ca3Fe2WO9/wt % (plavo) CaWO4/wt % (zeleno)
10 min 89 11
60 min 76 24
120 min 67 33
BRZINA OKRETAJA Ca3Fe2WO9/wt % (plavo) CaWO4/wt % (zeleno)
10 min 68 32
60 min 74 26
120 min 78 22
BRZINA OKRETAJA Ca3Fe2WO9/wt % (plavo) CaWO4/wt % (zeleno) Ca3WO6/wt % (sivo)
10 min 86 5 8
60 min 67 33 -
120 min 64 36 -
T %
valni broj (cm-1)40080012001600200024002800320036004000
valni broj (cm-1)40080012001600200024002800320036004000
valni broj (cm-1)40080012001600200024002800320036004000
T %
valni broj (cm-1)40080012001600200024002800320036004000valni broj (cm-1)
40080012001600200024002800320036004000
valni broj (cm-1)40080012001600200024002800320036004000
T %
valni broj (cm-1)40080012001600200024002800320036004000
valni broj (cm-1)40080012001600200024002800320036004000
valni broj (cm-1)40080012001600200024002800320036004000
TG
DSC
TG
DSCDSC
TG
Prije Prije kalcinacijekalcinacije
FT-IRFT-IR
250 o/min
Ca3Fe2WO9 CaWO4Tetragonska I41/aMonoklinska P121/c1
Poslije Poslije kalcinacijekalcinacije
60 min10 min 120 min 60 min10 min 120 min
