Acta Montanistica Slovaca (Sep 2000)
Mechanochemická reakcia v spinelovom ferite
Abstract
Mechanicky indukované redukèné reakcie v tuhých látkach patria medzi významné mechanochemické procesy. V práci sú Mössbauerovou spektroskópiou, prákovou röntgenovou difrakciou a termickou analýzou tudované zmeny vo ferite horèíka (MgFe2O4), spôsobené jeho vysokoenergetickým mletím v oce¾ovom mlyne. Ferit horèíka patrí medzi mäkké magnetické materiály a nachádza mnostvo aplikácií v heterogénnej katalýze a v magnetických technológiách. truktúrny vzorec feritu horèíka môe by prezentovaný v tvare (Mg1-xFex)[MgxFe2-x]O4, kde okrúhle zátvorky predstavujú tetraedrické (A) a hranaté zátvorky oktaedrické [B] krytalografické polohy katiónov v tesne usporiadanej aniónovej podmrieke. Oznaèenie x reprezentuje takzvaný stupeò inverzie, ktorý je urèený koncentráciou Fe3+ katiónov v tetraedrických polohách. Ferit horèíka je èiastoène inverzným spinelom (x = 0,91).Vysokoenergetický mlecí proces vedie k zmenovaniu ve¾kosti krytalitov feritu horèíka do nanometrickej oblasti (~ 10 nm). Tento efekt sa prejavuje vznikom superparamagnetických komponentov v Mössbauerových spektrách mletých vzoriek. Vysokoenergetické mletie feritu horèíka vedie okrem truktúrnych zmien aj k jeho mechanochemickej redukcii. Produktmi mechanochemickej redukcie feritu horèíka sú tuhý roztok s wüstitovou truktúrou (Mg1-xFexO) a kovové elezo (Fe). Mnostvo reakèných produktov narastá s predlujúcim sa èasom mletia. Z kvantitatívnej analýzy Mössbauerových spektier vyplýva, e pomer Fe2+/(Fe3++Fe2+) narastá s predlujúcim èasom mletia z nulovej hodnoty (nemletá vzorka) na hodnotu 0,4 (vzorka mletá 20 minút).Produkty mechanochemickej redukcie sú truktúrne a kompoziène metastabilné. Oblas teplotnej stability reakèných produktov je v práci urèená túdiom ich odozvy na zmenu teploty v dusíkovej atmosfére. Termická analýza nanokrytalických produktov mecha-nochemickej reakcie ukázala, e oblas ich termickej stability je do 600 K. Pri teplotách nad 600 K dochádza k ich postupnej krytalizácii, dokumentovanej zánikom superparamagnetických komponentov v Mössbauerových spektrách vyíhaných vzoriek. Rast krytalitov pri ohreve mletých vzoriek je sprevádzaný kompoziènými zmenami produktov mechanochemickej redukcie. Kovové elezo sa postupne oxiduje zvykovým kyslíkom, prítomným v dusíkovej atmosfére, na magnetit (Fe3O4). Druhý produkt mechanochemickej redukcie, tuhý roztok Mg1-xFexO, je pri ohreve v dusíkovej atmosfére relatívne stabilný.
