XIX. ročník odborného semináře doktorandů

ANORGANICKÉ NEKOVOVÉ MATERIÁLY

ODBORNÝ SEMINÁŘ DOKTORANDŮ

PROCESY – TECHNOLOGIE – VLASTNOSTI

12-13. ÚNORA 2014, VŠCHT, PRAHA

XIX. ročník odborného semináře doktorandů

ANORGANICKÉ NEKOVOVÉ MATERIÁLY procesy • technologie • vlastnosti

12. - 13. února 2014 Ústav skla a keramiky VŠCHT Praha budova A, Technická 5, místnost A02

1





Úvod Programem semináře jsou přednášky doktorandů Ústavu skla a keramiky VŠCHT Praha a dalších odborných pracovišť působících v oblasti anorganických nekovových materiálů. K účasti na semináři zveme všechny zájemce o nové poznatky z oblasti výzkumu chemie a technologie anorganických nekovových materiál.

Organizátor semináře Ústav skla a keramiky, VŠCHT Praha

Webová stránky http://tresen.vscht.cz/sil/cs/hlavni_anm

Kontakt Ing. Lukáš Kulhavý, Ing Jan Macháček Ph.D. Ústav skla a keramiky VŠCHT Praha Budova A dveře č. AS 95 Technická 5, 166 28 Praha, Česká republika E-mail: [email protected] [email protected]

Poděkování Ústav skla a keramiky děkuje všem zaměstnancům VŠCHT Praha a doktorandům, kteří se na přípravě semináře podíleli.

2





OBSAH Úvod ................................................................................... Chyba! Záložka není definována. Program semináře ANM 2014 ................................................................................................ 4 Anotace přednášek ................................................................................................................... 7 Sol-gel příprava tenkých vrstev SiO2 aTiO2 s vysokou odrazivostí........................................... 8 Skla oxidů těžkých kovů ............................................................................................................ 9 Příprava a hodnocení barevných vlastností perovskitových pigmentů .................................... 10 Study of electrical properties of GeS2-Ga2S3-AgI-Ag chalcogenide system as a function of AgI concentration by Impedance Spectroscopy ...................................................................... 11 Modelování řízeného proudění v tavícím prostoru skel .......................................................... 12 Electrochemical Impedance spectroscopy for analysis of ionic conductors ............................ 13 Raman spectroscopy of irradiated glasses ............................................................................... 14 Způsoby syntézy a charakterizace směsného oxidického pigmentu ........................................ 15 Luminescent properties of bulk Er3+:Yb3Al5O15 ceramics prepared by sol-gel method.......... 16 Transparent YAG ceramics for laser applications ................................................................... 17 Možnosti řízeného proudění při tavení průmyslových skel ..................................................... 18 Gely připravené metodou ionotropní gelace jako prekurzory pro porézní korundovou a hydroxyapatitovou keramiku s anizotropní mikrostrukturou .................................................. 19 Reologie porcelánové hmoty pro porézní keramické nosiče ................................................... 20 Impedance data of aluminium biphenyl-4,4’-dicarboxylate .................................................... 21 (DUT-5) evaluated by random - walk approach ...................................................................... 21 Geopolymery na bázi metakaolinu .......................................................................................... 22 Studium přípravy keramických pěn na bázi oxidu hlinitého a zirkoničitého .......................... 23 Studium zinečnatých fosforečnanových skel s obsahem In2O3 ............................................... 24 Sledování procesu geopolymerace tepelně aktivovaných lupků prostřednictvím dynamické reometrie .................................................................................................................................. 25 Příprava a charakterizace celulární korundové keramiky metodou biologického napěňování za použití kvasnic ......................................................................................................................... 26 Vysokoteplotní vlastnosti žáromonolitů .................................................................................. 27 Dopování Ag do tenkých vrstev Ge28-xGaxS72 ......................................................................... 28 Struktura a vlastnosti lithných borofosfátových skel s obsahem GeO2 ................................... 29 3





Program semináře ANM 2014 9:00 - 9:10 Úvodní slovo Prof. Ing. Helebranta CSc. v místnosti A02 Přednášky ve středu 12. 2. 2014 v místnosti A02 předsedající: Doc. Dr. Dipl. Min. Willi Pabst

Sekce I Čas

Přednášející

Název práce

9:20-9:40

MATULOVÁ L.

Geopolymery na bázi metakaolinu

9:40-10:00

KULHAVÝ L.

Reologie porcelánové hmoty pro porézní keramické nosiče Sledování procesu geopolymerace tepelně

10:00-10:20

RIEGER D.

aktivovaných lupků prostřednictvím dynamické reometrie

10:20-10:40

URBÁNEK J.

Vysokoteplotní vlastnosti žáromonolitů

předsedající: Prof. RNDr. Ondrej Gedeon Ph.D.

Sekce II Čas

Přednášející

11:20-11:40

BARTOŇ I.

11:40-12:00

BAŠINOVÁ N.

12:00-12:20

RAČICKÝ A.

12:20-12:40

VOROKHTA M.

Název práce Sol-gel příprava tenkých vrstev SiO2 aTiO2 s vysokou odrazivostí Skla oxidů těžkých kovů Studium zinečnatých fosforečnanových skel s obsahem In2O3 Struktura a vlastnosti lithných borofosfátových skel s obsahem GeO2

4





Přednášky ve čtvrtek 13. 2. 2014 v místnosti A02 předsedající: Dr. Ing. Martin Míka

Sekce III Čas

Přednášející

Název práce Study of electrical properties of GeS2-Ga2S3-AgI-Ag

9:00-9:20

PATIL D.

chalcogenide system as a function of AgI concentration by Impedance Spectroscopy

9:20-9:40

FRAENKL M.

9:40-10:00

GAVENDA T.

10:00-10:20

HLÁSEK I.

10:20-10:40

HOSTAŠA J

Electrochemical Impedance spectroscopy for analysis of ionic conductors Raman spectroscopy of irradiated glasses Luminescent properties of bulk Er3+:Yb3Al5O15 ceramics prepared by sol-gel method Transparent YAG ceramics for laser applications Impedance data of aluminium biphenyl-4,4’-

10:40-11:00

KONALE M.

dicarboxylate (DUT-5) evaluated by random - walk approach

předsedající: prof. Dr. Ing. David Sedmidubský

Sekce IV Čas

Přednášející

Název práce Gely připravené metodou ionotropní gelace jako

12:00-12:20

JOHANOVSKÁ M.

prekurzory pro porézní korundovou a hydroxyapatitovou keramiku s anizotropní mikrostrukturou

12:20-12:40

NOVOTNÁ L.

Studium přípravy keramických pěn na bázi oxidu hlinitého a zirkoničitého Příprava a charakterizace celulární korundové

12:40-13:00

UHLÍŘOVÁ T.

keramiky metodou biologického napěňování za použití kvasnic

13:00-13:20

VÁLKOVÁ S.

Dopování Ag do tenkých vrstev Ge28-xGaxS72

5





předsedající: Prof. Ing. Aleš Helebrant CSc.

Sekce V Čas 14:00-14:20 14:20-14:40 14:40-15:00

15:00-15:20

Přednášející

Název práce

BURKOVIČOVÁ

Příprava a hodnocení barevných vlastností

A.

perovskitových pigmentů

DYRČÍKOVÁ P.

Modelování řízeného proudění v tavícím prostoru skel

HABLOVIČOVÁ

Způsoby syntézy a charakterizace směsného

B.

oxidického pigmentu

HRBEK L.

Možnosti řízeného proudění při tavení průmyslových skel

15:20 - 15:30 Závěrečné slovo Prof. Ing. Helebranta CSc.

6





Anotace přednášek

7





Sol-gel příprava tenkých vrstev SiO2 aTiO2 s vysokou odrazivostí IVO BARTOŇ1,2, VLASTIMIL MATĚJEC2, JOSEF MATOUŠEK1 1) 2)

Ústav skla a keramiky VŠCHT Praha, Technická 5, Praha 6, ČR

Ústav fotoniky a elektroniky AV ČR v.v.i. Chaberská 57, Praha 8 ČR [email protected] / [email protected]

V současnosti se zabýváme novými přístupy pro přenos vysokých energií, zejména pak laserového záření pomocí tvz. braggovských vláken. Takováto vlákna se skládají ze vzduchového nebo křemenného jádra, které je obklopeno páry vrstev s vysokým a nízkým indexem lomu. Jádro má tak index lomu nižší než je index lomu vrstev. Taková struktura umožňuje vést světlo v jádře s nízkými ztrátami v určitém rozmezí vlnových délek v důsledku interference na vrstvách. Podmínkou vedení světla v jádře je odrazivost vrstev blízká jedniččce. Jedním ze způsobů přípravy takovýchto vláken je depozice z plynné fáze, metoda MCVD [1]. Dalším přístupem přípravy planárních vlnovodů může být například využití solgel metody [2]. Základem přípravy braggovských vlnovodů metodou sol-gel je depozice párů vysokoindexových a nízkoindexových vrstev na substrát – planární nebo válcový. Tento příspěvek prezentuje výsledky dosažené v použití sol-gelového přístupu pro přípravu vysokoindexových a nízkoindexových vrstev na planárních substrátech. Pro přípravu nízkoindexových vrstev byl zvolen SiO2 pro vysokoindexové TiO2. Tyto vrstvy byly připravovány s optickou tloušťkou asi 550 nm. Výchozí sol pro přípravu nízkoindexových vrstev tj. SiO2 byl připraven smíchaním tetrametylortosilikátu (TMOS) s metanolem, vodou a kyselinou chlorovodíkovou. Tento sol o koncentraci alkoxidu c=1mol/l a RW=1,75 byl pak zahříván, za stálého míchání, na 70°C po dobu 15 min. Pro sol použitý při přípravě vysokoindexových vrstev byl jako základní prekurzor vybrán tetraisobutoxid titaničitý. Ten byl rozpuštěn v isopropanolu s kyselinou dusičnou a vodou. Tento sol o koncentraci c=0,314 mol/l byl pak míchán 30min při laboratorní teplotě. Nanášení jednotlivých solů na křemenná skla bylo provedeno technikou namáčení s řízením rychlosti vytahování. Každá nanesená gelová vrstva byla pak tepelně zpracována na 200°C. Nejprve byla vždy nanesena vrstva s vysokým indexem lomu a následně vrstva s nízkým indexem lomu tvořící pár. Maximálně byly naneseny 3 páry. Nakonec byly vrstvy tepelně zpracovány na 1000°C s důrazem na kontrolované chlazení na 5°C/min. Charakterizace vrstev byla provedena pomocí UV-VIS-NIR spektrofotometrie, jejichž pomocí byla měřena transmisní a reflexní spektra vrstev. Byla dosažena transmise nižší než 5% při 550 nm. Tlouštka připravených vrstev byla měřena pomocí profilometrie a elektronové mikroskopie a odhadnuta ze spektrálních měření. Indexy lomu vrstev byly měřeny pomocí spektrální elipsometrie. 1. 2.

Matejec, V., et al., Preparation and Characterization of Bragg Fibers for Delivery of Laser Radiation at 1064 nm. Radioengineering, 2013. 22(1): p. 346-351. Matejec, V., et al., Preparation of optical cores of silica optical fibers by the sol-gel method. Journal of Sol-Gel Science and Technology, 1997. 8(1-3): p. 889-893.

8





Skla oxidů těžkých kovů NIKOLA BAŠINOVÁ1,2,*, MARTIN KĽUČKA1,2, MARTINA KOHOUTKOVÁ1, JIŘÍ ZAVADIL3, MESSAOUD LEGOUERA4, IDRIS KABALCI5, PETR KOSTKA2 1) 2)

Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, Technická 5, 166 28 Praha 6

Ústav struktury a mechaniky hornin AVČR, V Holešovičkách 41, 182 09 Praha 8 3)

Ústav fotoniky a elektroniky AVČR, Chaberská 57, 182 51 Praha 8 4)

Université Mohamed Khider de Biskra, Biskra, Alžírsko 5)

Harran University, Sanliurfa, Turecko *kontaktní email: [email protected]

Práce se zaměřuje na studium skel oxidů těžkých kovů pro použití ve fotonice. Zabývá se vyhledáváním nových složení tvořících skla, která propouštějí infračervené záření. Studuje jejich vlastnosti ve vztahu k chemickému složení a struktuře, a zejména pak hledá nové postupy pro přípravu vysoce čistých skel s ohledem na jejich potenciální použití v infračervené oblasti. Skla oxidů těžkých kovů se spolu s chalkogenidovými a halogenidovými skly řadí mezi amorfní materiály propouštějící infračervené záření. Možnosti použití každé z těchto skupin se odlišují s ohledem na jejich význačné fyzikálně-chemické vlastnosti. Studovaná skupina skel přináší velkou variabilitu možných chemických složení definujících jejich vlastnosti. Z hlediska aplikací je důležitá vysoká propustnost pro záření od viditelné po infračervenou oblast (k 6-7 mikronům), vysoký index lomu, vysoké účinnosti zářivých přechodů iontů vzácných zemin, dobrá tepelná a chemická odolnost a jejich další např. elektrické či magnetické vlastnosti. Optická propustnost skel oxidů těžkých kovů je negativně ovlivněna přítomností absorbujících příměsí, z nichž nejvýznamnější a zároveň nejhůře odstranitelné jsou hydroxylové skupiny, které mají základní absorpční pás v oblasti vlnových délek kolem 3 mikronů. Snížení jejich koncentrace může být docíleno jen účinným čištěním výchozích látek a zachováním dosažené čistoty po celou dobu syntézy materiálu. Studium vlastností speciálních skel se v současnosti zaměřuje na zkoumání tepelné stability a krystalizačních parametrů v systému TeO2-ZnCl2/ZnO-(TiO2) a dále pak na systém ZnBr2Sb2O3.

9





Příprava a hodnocení barevných vlastností perovskitových pigmentů ANETA BURKOVIČOVÁ*, PETRA ŠULCOVÁ, ŽANETA DOHNALOVÁ Katedra anorganické technologie, Fakulta chemicko-technologická, Univerzita Pardubice Studentská 573, 532 10 Pardubice ČR *kontaktní email: aneta.burkovicova @student.upce.cz

Nové anorganické pigmenty na bázi SrSnO3 byly syntetizovány pomocí reakce v pevné fázi. Do termicky stabilní mřížky perovskitu byly zabudovány ionty terbia a vanadu za účelem získání teplotně a chemicky stabilních netoxických pigmentů. Ekologické limity významně omezují používání pigmentů obsahujících toxické prvky, což ovlivňuje mnoho průmyslových odvětví. V současné době je velká skupina speciálních anorganických pigmentů nepoužitelná a do této skupiny patří především pigmenty na bázi olova nebo chromu. Perovskity obsahující kationty lanthanoidů mohou být jednou z možných náhrad. Kvalita pigmentů a možnosti jejich použití závisí především na fyzikálně optických vlastnostech (barevnost, krycí schopnost), ale i struktuře, reaktivitě, velikosti a tvaru částic nebo obsahu nečistot.[1] Pigmenty byly připraveny dle obecného vzorce SrVxTbySn1-(x+y)O3, kde x = 0; 0,025; 0,05; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; y = 0,1 a 0,3.[2] Po smísení byly výchozí suroviny vypáleny nejprve při teplotě 1000 °C po dobu 3 hodin a ve druhém stupni při 1300 až 1500 °C rovněž po dobu 3 hodin. Získané pigmenty byly aplikovány do organického pojivového systému i keramické glazury G05091 a byly hodnoceny jejich pigmentově – aplikační vlastnosti. Pro měření koloristických vlastností byl použit přístroj ColorQuest XE (HunterLab, USA). U práškových pigmentů byla měřena velikost částic na přístroji Mastersizer 2000/MU (Malvern Instruments Ltd., VB) a fázové složení bylo ověřeno pomocí rentgenové difrakční analýzy (D8 Advance, Bruker, VB). Cílem výzkumu bylo nalézt ideální podmínky syntézy, které by vedly ke vzniku barevně zajímavých a ekologicky šetrných pigmentů. U připravených vzorků byl posuzován vliv složení a teploty výpalu na jejich barevné vlastnosti a velikost částic. Perovskitové pigmenty na bázi SrSnO3 poskytují širokou škálu barev v závislosti na množství dopujících prvků. Při nižším obsahu Tb přechází barevná škála od světle žluté, přes pískovou až do světle oranžové. Po zvýšení obsahu Tb přechází barvy od žlutě zelené, přes zeleně hnědou až do tmavě hnědé. Aplikace do keramické glazury se ukázala být nevhodná, neboť pigmenty získaly po výpalu výrazně světlejší odstín. Střední velikost částic se pohybovala v rozmezí od cca 2 µm do 15 µm a z tohoto hlediska jsou připravené pigmenty vhodné pro aplikace do plastů. Výzkum anorganických pigmentů je na pracovišti autorů podporován IGA Univerzity Pardubice (SGCGFChT_2014002). [1] Marinova Y. et al.: Study of solid solutions, with perovskite structure, for application in the field of the ceramic pigments, Journal of the European Ceramic Society, 23 (2003) 213 – 220. [2] Burkovičová A.: Diplomová práce, Univerzita Pardubice, Pardubice 2013.

10





Study of electrical properties of GeS2-Ga2S3-AgI-Ag chalcogenide system as a function of AgI concentration by Impedance Spectroscopy DEEPAK S. PATIL 1,*, MANISHA S. KONALE2, JING REN3, QIQI YAN1,3, VÍTĚZSLAV ZIMA2, KOICHI SHIMAKAWA1, TOMÁŠ WÁGNER1 1)

Department of General and Inorganic Chemistry, Faculty of Chemical Technology, University of Pardubice, Studentska 95, Pardubice, 53210, Czech Republic.

2)

Institute of Macromolecular Chemistry, Academy of Sciences of the Czech Republic, Heyrovsky Sq. 2, 162 06 Prague 6, Czech Republic; present address: Joint Laboratory of Solid State Chemistry, Studentska 95, 532 10 Pardubice, Czech Republic 3)

Key Laboratory for Ultrafine Materials of Ministry of Education, School of Materials Science and Engineering, East China University of science and technology, Shanghai 200237, China

*kontaktní email: [email protected]

The study of ion-conducting glasses is extremely important because these glasses can be easily fabricated into complex shapes and have a wide compositional flexibility to optimize their properties and conductivities. Chalcogenide glasses (ChGs) containing LiI or AgI have emerged as promising candidates for fast ionic conductors and optoelectronic materials of unique properties [1]. In fact, ChGs containing LiI, such as LiI-Li2S-GeS2-Ga2S3, are one of the best solid state electrolytes known up to date. Li - containing electrolytes are difficult to prepare and environmentally hazardous because of its poor chemical and thermal stability. We are trying to replace Li by Ag metal, since Ag-containing chalcogenides also were studied and showed a good ionic conductivity [2]. In the present work we studied the ionic conductivity behavior of GeS2-Ga2S3-AgI-Ag chalcogenide system by a random-walk approach. The samples of the nominal compositions [(GeS2)100-x-(Ga2S3)x-(AgI)x]100-y-Agy were prepared by Ren et al., as mentioned in [3]. We observed that the conductivity increases with increasing content of both AgI and Ag. The observed conductivity obeys power law dependency. The activation energy was found to decrease from 0.47 to 0.38 eV with increasing AgI content from 5% to 40%. We also discuss the correlation of diffusion coefficient and mobile ion concentration with AgI concentration. References [1] [2] [3]

S. Stehlik et al., Solid State Ionics 179 (2008) 1867 D. S. Patil et al., J. App. Phys. 113 (2013) 143705 J. Ren et al., J. App. Phys. 114 (2013) 023701

11





Modelování řízeného proudění v tavícím prostoru skel PETRA DYRČÍKOVÁ Laboratoř anorganických materiálů, společné pracoviště ÚACH AV ČR a VŠCHT Praha email: [email protected]

Předložená práce se zabývá modelováním proudění v tavícím prostou skel. Ukazuje možnosti řízení proudění zejména v jednoduchém modelovaném tavícím prostoru ve tvaru kvádru a také vliv podmínek na proudění v modelovaném tavícím prostoru ve tvaru T. Ovlivňování proudění probíhalo v peci, v níž byla tavenina dávkována otvorem u dna a to jednak při různých teplotách vstupující taveniny do pece, jednak při nastavení různých průměrných teplot v peci. Pro přesnou představu jsou prezentovány výsledky využití prostoru při jednotlivých modelacích a ukázky trajektorií rozpouštějícího se písku a bublin.

12





Electrochemical Impedance spectroscopy for analysis of ionic conductors MAX FRAENKL 1,*, KOICHI SHIMAKAWA, JAN M. MACÁK, TOMÁŠ WÁGNER 1)

Department of General and Inorganic chemistry, University of Pardubice, Studentská 573, Pardubice 532 10, Czech Republic * kontaktní email: [email protected]

Electrochemical impedance spectroscopy is powerful method for analysis of electric properties of solid state materials [1]. Recently, we have started to exploit the random walk approach [2,3] that allows us to obtain important electric parameters of solid state materials, namely diffusion coefficients and number of ions. The presentation will focus on our measurement setup and convincing measurements and data analysis in terms of diffusion coefficients and number of ions. In particular, data for from impedance analysis of AgSbGeS will be presented together with model calculation [4].

References [1] E. Barsoukov, J. R. Macdonald, Impedance Spectroscopy, 2nd edition, (Wiley) (2005) [2] K. Shimakawa and T. Wagner, J. Appl. Phys. 113, 143701 (2013) [3] D. S. Patil et al., J. App. Phys. 113 (2013) 143705 [4] M. Fraenkl et al., Ms in preparation

13





Raman spectroscopy of irradiated glasses TADEÁŠ GAVENDA1,*, ONDREJ GEDEON1, KAREL JUREK2 1)

Faculty of Chemical Technology, Institute of Chemical Technology, Prague, Czech Republic; 2) Institute of Physics, Academy of Sciences of the Czech Republic, Prague, Czech Republic * kontaktní email: [email protected]

The aim of this work is to enhance the previous studies of volume effects in glass caused by irradiation and to explain some of the found structural changes using Raman spectroscopy. Different types of glasses (silica glass, Float glass, binary alkaline glasses 15K2O·85SiO2 and 15Li2O·85SiO2 and two borosilicate glasses) were irradiated by 50 keV electron beams with variable doses. Raman spectra were taken from the exposed spots. The main structure changes obviously visible from Raman spectra are as follows: Shifts of the Q-motives bands and changes of their intensities; evolution of D1 and D2 defect peaks; a new sharp peak at 1550 cm-1 corresponding to a formation of the molecular oxygen; changes of the peaks corresponding to the change of the boron coordination at borofloat glass, etc. Finally, the irradiated silica glass was heated up to 1000°C step by step and Raman spectra were taken at the chosen temperatures during the heating in order to see structural relaxation.

14





Způsoby syntézy a charakterizace směsného oxidického pigmentu BLANKA HABLOVIČOVÁ*, LENKA STRÁNSKÁ, PETRA ŠULCOVÁ Katedra anorganické technologie, Fakulta chemicko-technologická, Univerzita Pardubice, Studentská 573, 532 10 Pardubice, ČR *kontaktní email: [email protected]

Většina žlutých anorganických pigmentů obsahuje prvky jako Pb, Cr nebo Cd [1] a z toxikologického hlediska je zřejmé, že je tyto pigmenty nutné vyměnit za netoxické [2]. Do těchto ekologicky nezávadných pigmentů lze zahrnout sloučeniny na bázi Bi2O3 dopovaného luteciem a zirkoniem. Pigmenty byly připraveny třemi různými způsoby. U klasického suchého způsobu byly výchozí oxidické suroviny pouze smíseny a vypáleny při 700, 750, 800 a 850 °C. U suspenzního mísení surovin byly po smísení výchozích materiálů přidány močovina, kyselina fumarová (zpěňovací činidla) a destilovaná voda za vzniku suspenze, která byla následně zpracována při 400 °C do vzniku tuhého meziproduktu. Ten byl poté vypálen při požadovaných teplotách. Třetím způsobem syntézy bylo srážení, kdy byly oxidy bismutu a lutecia za horka rozpuštěny v kyselině dusičné a Zr(SO4)2.4H2O byl rozpuštěn v destilované vodě. Po smísení roztoků byl výsledný roztok srážen nasyceným roztokem NaOH až na pH = 9. Vzniklá sraženina byla zfiltrována a promývána destilovanou vodou do neutrálního pH. Sraženina byla vysušena při asi 100 °C a pak byla vypálena při daných teplotách. Všechny připravené vzorky byly aplikovány do organického pojiva a byla u nich proměřena barevnost pomocí přístroje ColorQuest XE (HunterLab, USA). Některé vzorky byly aplikovány i do keramické glazury (G07091, Glazura s.r.o., Roudnice nad Labem). U všech připravených vzorků byla pomocí přístroje Mastersizer 2000/MU (Malvern Instruments Ltd., VB) proměřena velikost částic, která souvisí s optickými i technologickými vlastnostmi pigmentu. Rentgenovou difrakční analýzou byla studována struktura barevně nejzajímavějších pigmentů [3]. Jako barevně nejzajímavější byl vybrán pigment Bi1Lu0,5Zr0,375O3 připravený klasickým suchým způsobem a vypálený při nejvyšší teplotě, jehož barevná souřadnice a* byla 19,26 a barevná souřadnice b* dosahovala hodnoty 54,00. Jeho střední velikost částic byla 3,73 μm a pomocí XRD byl prokázán vznik třífázového systému (kubický Bi2O3, monoklinický ZrO2 a kubický Lu2O3). Výzkum anorganických pigmentů je na pracovišti autorů podporován IGA Univerzity Pardubice (SGCGFChT_2014002). [1] ŠULCOVÁ P., JURČÍKOVÁ D., VOŽENÍLKOVÁ J., TROJAN M. Pigmenty na bázi Bi2O3, Sb. konf. „Nové trendy v anorganické technologii2005“, 26.-27.5.2005, Praha 2005. [2] SMITH H.M. High Performance Pigments, Weinheim:Wiley-VCH 2002, ISBN 3-52730204-2. [3] HABLOVIČOVÁ B. Pigmenty na bázi Bi2O3, Diplomová práce, Univerzita Pardubice, 2013.

15





Luminescent properties of bulk Er3+:Yb3Al5O15 ceramics prepared by sol-gel method TOMÁŠ HLÁSEK1,*, KATEŘINA RUBEŠOVÁ1, VÍT JAKEŠ1, JIŘÍ OSWALD2 1)

Department of Inorganic Chemistry, Institute of Chemical Technology Prague, Technická 5, 166 28 Prague 6, Czech Republic

2)

Institute of Physics, the Academy of Sciences of the Czech Republic, Cukrovarnická 10, 162 00 Prague 6, Czech Republic *kontaktní email: [email protected]

The emissions of rare-earth (RE) ions doped materials have attracted much attention because of the potential applications, such as optoeletronics, scintillators, full-colour displays, lasers or planar waveguides. Among RE ions, Er3+ is the most attractive activator because it can simultaneously offer the possibility of blue, green, and red upconversion emissions for visible light applications, as well as IR emission for optical amplification in telecommunication. In this work, the luminescent properties of ytterbium aluminium garnet (YbAG) ceramics, doped with Er (0.5 at.%) ions, was investigated with excitation at 980 nm. The aqueous solgel method based on polyesterification of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and triethanolamine (TEA) was used to prepare the precursor powder. The precursor powder was uniaxially pressed into pellets and sintered. The effect of intermediate grinding (in the middle of sintering time) was also investigated. The precursor powder and the sintered pellets were characterized by the X-ray powder diffraction (XRD) to confirm single phase composition. Even in the precursor powder (after 800°C /2h), the YbAG was determined as a mayor phase. This indicates the great reactivity of the sol-gel precursor. The microstructure of the precursor powder and sintered pellets was studied by scanning electron microscopy (SEM). According to this work the erbium doped YbAG seems to be promising material for planar waveguides. The samples prepared in this work will serve as standards for the future measurement of photoluminescence spectra of Er3+:YbAG thin films.

16





Transparent YAG ceramics for laser applications JAN HOSTAŠA1,*, WILLI PABST1, LAURA ESPOSITO2 1) 2)

Ústav skla a keramiky, VŠCHT Praha, Technická 5, 166 28, Praha 6

Institute of Science and Technology for Ceramics (ISTEC-CNR), Via Granarolo 64, Faenza, Italy) *kontaktní email: [email protected]

Transparent ceramics are very interesting materials with various applications, e.g. as solid state laser active materials. In this field, where single crystals are traditionally used, ceramics offer higher processing variablity. One of the advantages of ceramic technology over single crystals is the good control over the dopant ions distribution within the material both for the achievement of good homogeneity and structuring. Active laser materials with layered or gradient structure are particularly interesting for high power laser applications, offering better thermal management possibilities with respect to materials with homogeneous doping. However, ceramic processing and microstructure also imply a specific type of light scattering centers – pores. Therefore the elminiation of secondary phases and above all porosity is the major concern in the production of transparent ceramics. The effect of the possible presence of secondary phases or pores on the optical transmittance of YAG ceramics via light scattering will be discussed with reference to known relations, and an approximating approach will be shown, which allows to estimate transmittance with respect to the size and quantity of pores or inclusions. The presented experimental work shows the preparation of transparent YAG ceramics via solid state reaction sintering of oxide powders, where the materials have either homogeneous or varying (controlled) spatial distribution of dopant, and YAG with two dopant ions. XRD measurements were performed to analyze phase composition. In the case of varying dopant content the microstructure of prepared samples was studied with SEM/EDX and the possibility of preparing materials with gradient dopant concentration profile is discussed. The double doping possibility is studied in the case of Yb3+ and Er3+, which act synergically allowing 1.5 µm Er laser emission by pumping in the absorption band of Yb by InGaAs laser diodes. Thermal and optical properties of the prepared materials are presented. Finacial support from specific university research (MSMT No 20/2014) is gratefully acknowledged.

17





Možnosti řízeného proudění při tavení průmyslových skel LUKÁŠ HRBEK* 1) Vysoká škola chemicko-techinolgická v Praze, fakulta chemické technologie, Technická 5, 166 28 Praha 6 2) Ústav struktury a mechaniky hornin AV ČR, v.v.i., V Holešovičkách 41, 180 00 Praha 8 *kontaktní email: [email protected]

Na výrobu skla jsou kladeny velké požadavky jak z hlediska kvality vyrobeného skla, tak z cenových důvodů. V literatuře je popsána spousta druhů pecí s různým způsobem tavení sklářského kmene a následného čeření. Zatím se ale při tavení nevyužívá možnosti řídit proudění skloviny pomocí teplotních gradientů. Nastavením vhodného proudění skloviny může být docíleno několikanásobného zvýšení využití tavícího zařízení. Tato úprava vede ke snízení ztrát během výroby. Cílem této práce je poskytnou přehled různých tavících zařízení a diskutovat je z hlediska možnosti nastavení vhodného proudění.

18





Gely připravené metodou ionotropní gelace jako prekurzory pro porézní korundovou a hydroxyapatitovou keramiku s anizotropní mikrostrukturou MICHAELA JOHANOVSKÁ1,*, EVA GREGOROVÁ1, MARTIN VESELÝ2, IVONA SEDLÁŘOVÁ3, WILLI PABST1 1)

Ústav skla a keramiky, Vysoká škola chemicko-technologická (VŠCHT Praha), Technická 5, 166 28 Praha 6 2)

3)

Ústav organické technologie, VŠCHT Praha, Technická 5, 166 28 Praha 6

Ústav anorganické technologie, VŠCHT Praha, Technická 5, 166 28 Praha 6 *kontaktní email: [email protected]

V posledních letech výrazně vzrostl zájem o porézní keramické materiály, jež mají specifické vlastnosti, které nemohou být dosaženy jejich hutnými protějšky. Zatímco zpočátku byl vývoj zaměřen především na porézní materiály s izotropní strukturou, nyní se zájem obrací i na strukturu anizotropní, která je často více podobná strukturám vyskytujícím se v přírodě. Metodou ionotropní gelace je možné připravit hybridní (organicko-keramické) gely, které vykazují silně anizotropní mikrostrukturu s paralelně orientovanými kanálkovitými póry. Tato mikrostruktura má určitou podobnost s mikrostrukturami vyskytujícími se v přírodě a může být vhodná pro různé aplikace, od skafoldů pro kostní inženýrství po optimalizované filtry s velkou permeabilitou. Práce se zabývá přípravou hybridních gelů na bázi alginátu s obsahem korundových resp. hydroxyapatitových částic metodou ionotropní gelace a následným dalším zpracováním těchto gelů s cílem připravit porézní keramiku. Byl vypracován postup přípravy porézního gelu vycházejícího ze směsi solu alginátu sodného a keramické suspenze. Tento postup využívá známý jev, že při kontaktu s roztokem CaCl2 dochází k výměně sodných iontů a zároveň ke gelaci alginátového solu. Dále byl vypracován postup aplikace osmotického jevu v roztoku polyetylenglykolu pro šetrné odvodňování (sušení) těchto gelů tak, aby byla minimalizována tvorba defektů. Byla stanovena kinetika odvodňování při tomto procesu ve srovnání s kinetikou volnoprostorového sušení na vzduchu. Vysušené vzorky byly vypáleny na teploty 800–1200 °C. Součástí práce byla charakterizace anizotropní porézní mikrostruktury optickou mikroskopií s obrazovou analýzou, rastrovací elektronovou mikroskopií a rtuťovou porozimetrií. Tato práce byla financována z účelové podpory na specifický vysokoškolský výzkum MŠMT (rozhodnutí č. 20/2014).

19





Reologie porcelánové hmoty pro porézní keramické nosiče LUKÁŠ KULHAVÝ1,*, JAN MACHÁČEK1, KRISTÝNA LINHARTOVÁ1, MARTINA ŘEHOŘOVÁ1, JANA ANDERTOVÁ1 1)

Ústav skla a keramiky, Vysoká škola chemicko-technologická (VŠCHT Praha), Technická 5, 166 28 Praha 6 *kontaktní email: [email protected]

Porézní keramické nosiče lze připravit extruzí suspenze porcelánové hmoty s přídavkem pórotvorného činidla na bázi škrobu. Parametry modelu reologického chování keramické suspenze se zjišťují pomocí kapilárního viskozimetru, konkrétně ze závislosti tlakové ztráty na střední rychlosti toku v kapiláře. Byl učiněn pokus odvodit parametry mocninného modelu pro zdánlivou viskozitu suspenze z rychlostního profilu na řezu extrudované keramiky, který byl zvýrazněn metylénovou modří a vyhodnocen digitální analýzou obrazu za předpokladu ustáleného laminárního proudění nestlačitelné nenewtonské kapaliny v osově souměrné 2Dgeometrii. Možné zdroje systematických chyb uvedeného postupu jsou hlouběji analyzovány pomocí FEM modelu proudění nenewtonské kapaliny, do kterého jsou postupně implementována významná kritická místa viskozimetru především v ústí a nátoku kapiláry.

20





Impedance data of aluminium biphenyl-4,4’-dicarboxylate (DUT-5) evaluated by random - walk approach Manisha S. Konale 1,*, Chia-Her Lin 2, Deepak S. Patil3, Vitezslav Zima 4, Tomáš Wagner3, Koichi Shimakawa3 1)

Joint Laboratory of Solid State Chemistry, Faculty of Chemical Technology, University of Pardubice, Studentska 95, 532 10 Pardubice, Czech Republic 2)

Department of Chemistry, Chung-Yuan Christian University, Chungli 320, Taiwan

3)

Department of General and Inorganic Chemistry, Faculty of Chemical Technology, University of Pardubice, Studentska 95, Pardubice, 53210, Czech Republic

4)

Institute of Macromolecular Chemistry, Academy of Sciences of the Czech Republic, Heyrovsky Sq. 2, 162 06 Prague 6, Czech Republic *kontaktní email: [email protected]

Impedance spectroscopy is becoming a popular analytical tool in materials research and development because it involves a relatively simple electrical measurement that can readily be automated and whose results may often be correlated with many complex materials variables: from mass transport, rates of chemical reactions, corrosion, and dielectric properties, to defects, microstructure, and compositional influences on the conductance of solids. Impedance spectroscopy can be used for studying the properties of ionic solids, as it can predict aspects of the performance of chemical sensors and fuel cells, and it has been used extensively to investigate membrane behavior in living cells. It is useful as an empirical quality control procedure, yet it can contribute to the interpretation of fundamental electrochemical and electronic processes [1].We use this method for the determination of proton conductivity of layered materials and three dimensional materials like metal-organic frameworks. The proton conductivity in metal−organic frameworks (MOFs) could approach the specifications required for fuel cell proton exchange membranes (PEMs). Here we report the conducting properties of new metal organic framework material [2], Al(OH)(bpdc) (DUT5) evaluated by a newly developed random-walk approach [3,4]. An aluminium metal-organic framework (MOF) has been synthesized under solvothermal conditions from an aluminium salt and biphenyl-4,4’-dicarboxylic acid (H2bpdc). We studied the proton conductivity of this MOF as a function of relative humidity (RH). We found that conductivity is drastically increased at relative humidity of 70-80%. The thermal dependence of conductivity was also studied with the aim to determine the activation energy of the conductivity process. We also evaluated number of charge carriers and diffusion coefficient with the change in RH by using this random-walk model. Literature [1] [2] [3]

[4]

E. Barsoukov, J. R. Macdonald, Impedance Spectroscopy Theory, Experiment, and Application, Second Ed., John Wiley and Sons, New Jersey, 2005. I. Senkovska, F. Hoffmann, M. Fröba, Microporous and Mesoporous Materials, 122, 93 (2009). S. Stehlik, K. Shimakawa, T. Wagner and M. Frumar, J. Phys. D: Appl. Phys. 45, 205304 (2012). D. S. Patil, K. Shimakawa, V. Zima, J. Macak, and T. Wagner, J. Appl. Phys. 113, 143705 (2013).

21





Geopolymery na bázi metakaolinu LENKA MATULOVÁ1 1)

Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, Technická 5, 166 28 Praha – 6 Dejvice kontaktní email: [email protected]

Předkládaný příspěvek je seznámení s dizertační prací doktorandky Ústavu skla a keramiky VŠCHT v Praze a pojednává o geopolymerech na bázi metakaolinu, jež jsou vedle geopolymerů na bázi strusky a popílku další možnou alternativou k Portlandskému cementu. První úvodní část seznamuje s geopolymery obecně – se strukturou (role hliníku, význam poměru Si/Al, alkalického aktivátoru a vody), základními vlastnostmi, se vstupními surovinami pro výrobu geopolymeru, technologií výroby. Na ústavu skla a keramiky byly zkoumány především geopolymery na bázi popílku a strusky. Jelikož jsou popílek a struska odpadní suroviny, je jejich zpracování/likvidace z environmentálního i ekonomického hlediska zajímavější. Proto také jsou popílkové geopolymery - jejich mechanické vlastnosti, struktura a stálost v delším časovém horizontu lépe prozkoumány. Metakaoliny nejsou tak „zelenou“ surovinou, avšak geopolymery na bázi metakaolinu jsou často používány jako modelové, protože se snáze definuje složení a vlastnosti metakaolinu, zatímco složení strusky a popílku může být dosti proměnlivé. Proto je druhá část zaměřena na zkoumání podmínek, za jakých jsou geopolymery na bázi metakaolinu nestabilní. Popisuje podmínky a postupy, kterým budou jednotlivé vzorky geopolymerních kaší a malt vystaveny jako např. uložení ve vlhku, v kyselém prostředí, mrazové cykly, venkovní expozice apod. a bude zkoumáno, jaký mají tyto postupy vliv na změny mechanických vlastností těles (pevnost v tlaku a v tahu za ohybu) potažmo, jak se může měnit jejich struktura.

22





Studium přípravy keramických pěn na bázi oxidu hlinitého a zirkoničitého LENKA NOVOTNÁ1,2* 1)

Fakulta strojního inženýrství, Vysoké učení technické v Brně, Technická 2896/2,616 69, Brno

2)

Středoevropský technologický institut VUT, Vysoké učení technické v Brně, Technická 3058/10, 616 00, Brno *kontaktní email: [email protected]

Cílem práce bylo připravit a charakterizovat keramické pěny o různém chemickém složení a s rozdílnou velikostí pórů sloužících k filtraci či jako substráty pro biologické a katalytické aplikace. Pěny byly zhotoveny pomocí replikační techniky. Příprava měla několik kroků. Suspenze, pojená hydrosolem na bázi AlOOH nebo TEOS, byla připravena koloidním mletím prášků t-ZrO2 či Al2O3 a poté byla nanášena na polyuretanový (PUR) templát s velikostí pórů 30, 45 a 60 ppi. Po vysušení nanesených vrstev byl PUR templát pomalu vypálen a pěny byly slinuty za teplot 1400-1600°C. Celkem byly studovány a vzájemně porovnány tři keramické materiály: korund, mulit a ATZ. Stabilita solů byla určena na základě zeta potenciálu, reologické vlastnosti solů a nanášených suspenzí byly zkoumány pomocí reometru, mikro / makrostruktura byla pozorována pomocí elektronové mikroskopie, fázové složení pomocí RTG analýzy, porozita a hustota byly určeny obrazovou analýzou a pomocí archimédovy metody. Připravené pěny měly většinou zcela propojené póry o velikosti 200 až 1500 µm v závislosti na použitém templátu a počtu nanesených vrstev. Výsledná porozita slinutých pěn byla v rozmezí 75-97%.

23





Studium zinečnatých fosforečnanových skel s obsahem In2O3 ANTONÍN RAČICKÝ* Katedra obecné a anorganické chemie, Fakulta chemicko-technologická, Univerzita Pardubice, Studentská 573, Pardubice 532 10, Česká republika *kontaktní email: [email protected]

Oxid inditý patří mezi nejvýznamnější polovodiče typu n a vykazuje vysokou propustnost ve viditelné oblasti spektra. Tenké filmy na bázi směsi In2O3 a SnO2 (ITO) jsou základem při výrobě displejů, dotykových obrazovek, čelních skel letadel, determálních okenních skel atp. Fosforečnanová skla s obsahem In2O3 jsou studována zejména pro své potenciální aplikace v oblasti optických spínačů, optických vláknových zesilovačů a speciálních laserů. V rámci práce byl studován vliv In2O3 na vlastnosti a strukturu zinečnatých fosforečnanových skel připravených v kompozičních řadách: (50-x)ZnO-xIn2O3-50P2O5 (řada A; x= 0 - 20 mol% In2O3) a xIn2O3-(100-x)Zn(PO3)2 (řada B; x = 0 - 15 mol% In2O3). U připravených skel byla studována struktura pomocí Ramanovy spektroskopie a zjišťovány jejich základní fyzikálně-chemické vlastnosti (hustota, molární objem, chemická odolnost, index lomu aj.). Termické chování skel bylo studováno pomocí DSC a termodilatometrické analýzy. Všechna připravená skla byla čirá a bezbarvá. Ze zjištěných hmotnostních úbytků během přípravy lze předpokládat, že se teoretické a výsledné složení skel příliš neliší. Z Ramanových spekter vyplynulo, že zvyšování obsahu oxidu inditého vede k nevýrazné depolymerizaci fosforečnanové strukturní sítě a k postupné transformaci strukturních jednotek Q2 na jednotky Q1. Hustota skel vzrůstá s rostoucím obsahem oxidu inditého v obou kompozičních řadách. Molární objem roste s obsahem In2O3 v kompoziční řadě A, zatímco v kompoziční řadě B při záměně Zn(PO3)2 za In2O3 molární objem klesá. Dále bylo zjištěno, že přídavek oxidu inditého zvyšuje index lomu (1,52-1,62) a snižuje Abbeovo číslo (64,754,3). Zvyšující se obsah In2O3 vede v obou kompozičních řadách také k nárůstu teploty skelné transformace v rozmezí 436-572 ºC a dilatační teploty měknutí (462-602 ºC), zatímco koeficient teplotní roztažnosti klesá (9,6-7,8 ppm/ºC). To ukazuje na zesilování vazeb ve skelné struktuře s rostoucím obsahem In2O3. Z DSC křivek vyplynulo, že většina studovaných skel resp. jejich podchlazených kapalin při zahřívání krystalizuje, některé z nich ve více krocích v rozmezí od 520 do 760 oC. Nejvyšší odolnost vůči krystalizaci při ohřevu, tj. nejvyšší termická stabilita byla zjištěna u vzorku s obsahem 5 mol% In2O3 v kompoziční řadě (50-x)ZnO-xIn2O3-50P2O5. Ze zjištěných změn charakteru krystalizačních píků v závislosti na velikosti částic analyzovaných skel vyplynulo, že u studovaných skel převládá povrchový mechanismus nukleace (krystalizace) nad mechanismem objemovým. Vyšší podíl objemové nukleace byl zjištěn u zinečnatého metafosfátového skla. Z rtg difrakční analýzy vyplynulo, že dlouhodobou temperací výchozího skla (x=0) vzniká monoklinická a hexagonální modifikace krystalického Zn(PO3)2 a temperací skel s obsahem In2O3 také fáze Zn2P2O7 a In(PO3)3.

24





Sledování procesu geopolymerace tepelně aktivovaných lupků prostřednictvím dynamické reometrie DAVID RIEGER1,2* 1)

2)

Nové technologie – výzkumné centrum, Západočeská univerzita v Plzni, Univerzitní 8, 306 14 Plzeň

Ústav anorganické chemie, Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, Technická 5, 166 28 Praha 6 – Dejvice *kontaktní email: [email protected]

Abstrakt Příspěvek je zaměřen na problematiku využití dynamické reometrie při studiu procesu vytvrzování alkalicky aktivovaných anorganických polymerních pojiv – geopolymerů. Geopolymerní pojiva se vyznačují dobrou odolností proti účinkům vody i chemicky agresivního prostředí, značnou žáruvzdorností a dobrými mechanickými vlastnostmi po vytvrzení. Proces geopolymerace spočívá v reakci hlinitokřemičitanů, nejčastěji tepelně aktivovaného kaolinitu v alkalickém prostředí, kdy geopolymerace probíhá prostřednictvím rozpouštění hlinitokřemičité složky do stádia přesyceného roztoku. Vlivem přesycení dochází k následné polykondenzaci anorganické polymerní struktury. V posledních letech umožnil rozvojem instrumentální techniky v oboru reologie využití dynamické reometrie při studiu procesu polymerace organických i anorganických materiálů sledováním změn viskoelasticity. V tomto příspěvku budou představeny zkušenosti a možnosti využití těchto měření pro

sledování kinetiky vytvrzování geopolymerních pojiv, především na případech tepelně aktivovaných lupků a lupků obohacených struskou. Reometrické měření procesu geopolymerace, a) rovinná geometrie reometru TA Instruments Ares G2, b) ochranný štít, c) průběh viskoelastických modulů v krutu.

Poděkování Tento výsledek vznikl v rámci projektu CENTEM, reg. č. CZ.1.05/2.1.00/03.0088, který je spolufinancován z ERDF v rámci programu MŠMT OP VaVpI. 25





Příprava a charakterizace celulární korundové keramiky metodou biologického napěňování za použití kvasnic TEREZA UHLÍŘOVÁ1,*, EVA GREGOROVÁ1, MARTIN VESELÝ2, IVONA SEDLÁŘOVÁ3, WILLI PABST1 1)


3)

Ústav organické technologie, VŠCHT Praha, Technická 5, 166 28 Praha 6

Ústav anorganické technologie, VŠCHT Praha, Technická 5, 166 28 Praha 6 *kontaktní email: [email protected]

Porézní materiály si v posledních desetiletích získávají stále větší pozornost, neboť mají oproti svým hutným protějškům mnoho unikátních vlastností. Většina těchto vlastností lze cíleně ovlivnit řízením mikrostruktury. Mezi často používané metody výroby porézní keramiky patří templátové a napěňovací metody. Jednou z novějších in situ napěňovacích metod je metoda biologického napěňování, neboli napěňování pomocí fermentace za použití kvasnic. V ní jsou využívány kvasinky Saccharomyces cerevisiae (pekařské droždí) a jejich metabolismus – zkvašování jednoduchých cukrů na etanol a oxid uhličitý – což je proces známý již od starověku a využívaný jak na produkci alkoholických nápojů, tak na kynutí těsta. Cílem práce bylo připravit vysoce porézní korundovou keramiku (s pórovitostí > 70 %) a její charakterizace. Byl studován vliv složení vodné licí suspenze obsahující korundový prášek (70 hm.%), ztekutivo (Dolapix CE64, 1 hm.%), škrob (bramborový, kukuřičný nebo rýžový, 0-40 obj.%), cukr (sacharóza, fruktóza nebo glukóza, 0-3 hm.%), v některých vzorcích i kyselinu citrónovou (úprava pH), na stabilitu pěny a mikrostrukturu. Připravené vzorky s pórovitostí až 87 % byly charakterizovány mikroskopickou obrazovou analýzou za použití stereologických rovnic, rastrovací elektrononovou mikroskopií, rtuťovou porozimetrií a jinými metodami a elastické vlastnosti (Youngův modul, smykový modul, Poissonovo číslo) byly změřeny metodou impulsní excitace a srovnávány s předpověďmi Gibsonové a Ashbyho. Tato práce byla financována z účelové podpory na specifický vysokoškolský výzkum MŠMT (Rozhodnutí č. 20/2014).

26





Vysokoteplotní vlastnosti žáromonolitů JAN URBÁNEK 1, *, DALŠÍ AUTOR2 1)


VŠCHT Praha, Technická 5, Praha 6, 166 28

*kontaktní email: [email protected]

Žárovzdorné materiály představují materiály, které jsou schopné odolávat vysokým teplotám ≈1500°C. Jsou tvořeny obvykle oxidy Al2O3, SiO2, CaO, ZrO2, MgO, Cr2O3, popř. karbidy a nitridy. Žáromateriály představují heterogenní směsi a je tak velmi obtížné postihnout některé vlastnosti a procesy při jejich výrobě. Rozdělují se podle chemického charakteru, technologie výroby, fyzikálních vlastností a dalších. Nejčastěji užívaným rozdělením je na tvarové a netvarové žárovzdorné materiály. Netvarové žárovzdorné výrobky představují progresivní žárovzdorné materiály, které často nahrazují tradiční výrobky z tvarových staviv. Jejich přednost spočívá v jejich instalaci a ve vlastnostech finálního výrobku. Ve srovnání s instalací vyzdívek z tvarových žárovzdorných staviv je zhotovení nových monolitických vyzdívek podstatně produktivnější a rychlejší, přičemž vzniká celistvý žáromonolit. Netvarové žárovzdorné výrobky se klasifikují podle třech kritérií: druhu výrobku a způsobu jeho aplikace, klasifikační teploty, základní suroviny. Formování a výroba netvarových žárovzdorných materiálů je založena na tvorbě dočasné hydraulické nebo chemické vazby, která se během ohřevu na provozní teplotu odstraní a v konečné fázi ji nahradí keramická vazba. Princip vzniku hydraulické vazby je rozpuštění hydraulických fází cementu a následným vznikem hydrátů vyvolávajících tuhnutí. Rychlost a průběh tuhnutí je ovlivněn zrnitostí cementu, přítomností přísad (mikropřísady, ztekucovadla, regulátory tuhnutí) a teplotou. Princip vzniku chemické vazby se liší v závislosti na typu pojiva. Nejčastěji užívanými jsou fosforečná pojiva zastoupena kyselými a alkalickými fosforečnany, koloidní SiO2, který je za přídavku aditiv schopen vyvolat kondenzační reakci doprovázenou vznikem gelu a alkalické křemičitany (vodní sklo), jejichž tuhnutí a vytvoření vazby je založena na úplné hydrolýze působením oxidu uhličitého přítomného ve vzduchu.

27





Dopování Ag do tenkých vrstev Ge28-xGaxS72 S. VALKOVA1*, T. WÁGNER1, M. PAVLIŠTA1, M. VLČEK2, B. FRUMAROVÁ2, L. BENEŠ3 1)

Univerzita Pardubice; Fakulta chemicko-technologická, Katedra obecné a anorganické chemie, Studentská 95, Pardubice, 53210, Česká Republika

2)

Ústav makromolekulární chemie Akademie věd České republiky a Univerzity Pardubice; Studenská 85, Pardubice, 53210 , Česká Republika 3)

Univerzita Pardubice; Fakulta chemicko-technologická; Společná laboratoř chemie pevných látek, Studentská 95, Pardubice, 53210, Česká Republika *kontaktní email: [email protected]

Vzhledem k současným trendům ve vývoji informačních technologií, je nezbytné zahrnout do daného odvětví také výzkum nových paměťových systémů. CBRAM (Conductive bridging random access memory) jsou paměťi se spínáním přes vodivé můstky, které používají vysokou iontovou vodivost některých materiálů (Ag, Cu), vysoce rozpustných v pevných elektrolytech [1,2]. Jedním z důležitých faktorů, které určují kvalitu paměti, je zde výběr vhodného elektrolytu. V této práci byly jako potenciální elektrolyt zkoumány tenké vrstvy skelného systému Ag/Ge-Ga-S. Objemové vzorky o složení Ge28-xGaxS72 byly připraveny přímou syntézou z velmi čistých prvků. Z daných skel byly pulzní laserovou depozicí připraveny 4 řady tenkých vrstev o tloušťkách 500-700nm. Připravené vrstvy byly charakterizovány několika technikami a následně podrobeny opticky indukované difúzi Ag [3]. Studie změn ve struktuře a optických vlastnostech dopovaných Ag-Ge28-xGaxS72 tenkých vrstev ukazují maximální množství rozpuštěného Ag, gradaci indexu lomu a posun v transmitanci. Autoři děkují Evropskému sociálnímu fondu a Ministerstvu školství mládeže a tělovýchovy České Republiky za finanční podporu projektu CZ.1.07/2.3.00/20.0254 "ReAdMat - Výzkumný tým pro pokročilé nekrystalické materiály“. Děkují také MEYS CR KONTAKT II projektu číslo LH11101 a projektům AV0Z500505, P204/11/0832 a P106/11/0506 za finanční podporu.

Reference [1] M.N. Kozicki, M. Mitkova: J. Non-Cryst. Solids, 352 (2006) 1986. [2] K. Abe, H. Takebe, K. Morinaga: J. Non-Cryst. Solids, 212 (1997) 143-150 [3]Wágner T., Frumar M., Optically-induced diffusion and dissolution of metals in amorphous chalcogenides, in A. Kolobov - Photoinduced metastability in amorphous semiconductors, Wiley-VCH Weinheim (2003) 196-216

28





Struktura a vlastnosti lithných borofosfátových skel s obsahem GeO2 MARYNA VOROKHTA* PETR MOŠNER, LADISLAV KOUDELKA Katedra obecné a anorganické chemie, Fakulta chemicko-technologická, Univerzita Pardubice, Studentská 573, 532 10, Pardubice *kontaktní email: [email protected]

V rámci práce bylo připraveno a studováno 6 skel v kompoziční řadě (100-x)[0.5Li2O0.1B2O3-0.4P2O5]-xGeO2 s obsahem od 0 do 25 mol% a 7 skel v kompoziční řadě (100x)[0.4Li2O-0.4B2O3-0.2P2O5]-xGeO2 s obsahem od 0 do 30 mol% GeO2. U připravených skel byla studována struktura, termické chování a měřeny jejich základní fyzikálně-chemické vlastnosti. Struktura skel byla studována pomocí Ramanovy spektroskopie a MAS NMR spektroskopie jader 31P a 11B. Termické chování bylo studováno pomocí tepelně-vodivostní DSC a termodilatometrické analýzy. Amorfní charakter připravených skel byl kontrolován pomocí rtg difrakční analýzy. Z Ramanovy a 31P MAS NMR spektroskopie skel kompoziční řady (100-x)[0.5Li2O0.1B2O3-0.4P2O5]-xGeO2 vyplynulo, že struktura výchozího bofofosfátového skla je tvořena tetraedrickými jednotkami PO4 typu Q2 a Q1 se dvěma resp. jedním můstkovým kyslíkem. S rostoucím obsahem GeO2 dochází k postupné depolymerizaci borofosfátové strukturní sítě spojené s transformací jednotek Q2 na jednotky Q1 (poměr jednotek Q1/Q2 se zvyšuje). Oxid germaničitý se do struktury skel zabudovává ve formě jednotek typu B(OP)4-x(OGe)x. Ze studia fyzikálně-chemických vlastností vyplynulo, že s rostoucím obsahem GeO2 ve sklech vzrůstá jejich měrná hmotnost, zatímco molární objem a chemická odolnost klesá. Z DSC křivek vyplynulo, že všechna skla resp. jejich podchlazené kapaliny při zahřívání krystalizují, některé z nich ve více krocích. Krystalizační teplota s rostoucím obsahem GeO2 postupně vzrůstá v teplotním intervalu 495-589°C. Ze získaných dilatometrických křivek vyplynulo, že s rostoucím obsahem GeO2 se zvyšuje teplota skelné transformace a dilatační teplota měknutí skel, zatímco teplotní roztažnost klesá. Produktem krystalizace jsou zejména sloučeniny BPO4 , LiPO3 a Li4P2O7 a LiGe2(PO4)3. V kompoziční řadě (100-x)[0.4Li2O-0.4B2O3-0.2P2O5]-xGeO2 je struktura skel tvořena převážně tetraedry BO4 a trojúhelníkovými jednotkami BO3, P2O5 se do strukturní sítě zabudovává ve formě tetraedrických jednotek PO4 typu Q2, Q1 a Q0. GeO2 se do skelné strukturní sítě zabudovává v podobě tetraedrů GeO4, spojených do tří- a vícečetných kruhů. S rostoucím obsahem GeO2 roste měrná hmotnost skel, zatímco jejich molární objem, rychlost rozpouštění a koeficient teplotní roztažnosti vykazuji minimum při obsahu 15 mol% GeO2. Teplota skelné transformace vykazuje naopak u skla s obsahem 15 mol% GeO2 maximum. Všechna „skla“ při zahřívání krystalizuji v rozmezí 540-560 oC. Produktem krystalizace jsou zejména fáze Li3PO4 a B2O3.

29

XIX. ročník odborného semináře doktorandů

Recommend Documents