بررسی روند تبلور ترکیبات آلومیناسیلیکاتی در سیستم SiO2-Al2O3

نوع مقاله : علمی و پژوهشی

نویسندگان

• مائده نوری ها
• سارا شوروزی
• سحر ملازاده بیدختی
• علیرضا کیانی رشید

دانشگاه فردوسی مشهد

10.22067/ma.v31i1.65481

چکیده

به‌منظور مطالعه تأثیر نسبت اکسیدهای تشکیل‌دهنده بر خلوص و خواص مولایت­ (3Al2O3.2SiO2) سنتز شده به روش سل-ژل، از سه نسبت (2:3)، (4:3) و (1:2) سیلیس و آلومینا استفاده گردید. تترا­اتیل اورتوسیلیکات و آلومینیوم ­نیترات به‌عنوان پیش ماده­های اصلی استفاده گردیدند. پس از فرآیندهای ساخت ژل و پیرسازی به مدّت 20 روز در دمای محیط، نمونه­ها در دو دمای متفاوت خشک شدند و سپس در محدودۀ دمایی C°­ 1550-600 عملیات حرارتی شدند. برای شناسایی نوع و مورفولوژی فازها به ترتیب از آنالیزهای XRD وSEM  استفاده شد. آنالیزFTIR  برای بررسی پیوندهای شیمیایی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که در نمونه با نسبت استوکیومتری و غیر استوکیومتری با درصد آلومینای بیش‌تر، مورفولوژی سوزنی مولایت به همراه آلومینا و در نمونه با درصد سیلیس بیشتر، مورفولوژی سوزنی مولایت به میزان کم‌تر نسبت به دو نسبت دیگر مشاهده گردید.

کلیدواژه‌ها

• ترکیبات آلومینوسیلیکاتی
• نسبت های استوکیومتری و غیر استوکیومتری
• سل-ژل

---

عنوان مقاله [English]

Investigation of Aluminosilicate Crystallization behavior in SiO2-Al2O3 System

نویسندگان [English]

• maedeh nooriha
• sara shoorvasi
• sahar mollazadeh beidokhti
• alireza Kianirashid

Ferdowsi University of Mashhad

چکیده [English]

The aim of this study is to achieve a monophasic mullite (3????????2????3.2????????????2), with stoichiometric ratio of (3:2) and non-stoichiometric ratios of (2: 1) and (3: 4) by sol-gel method. Tetraethylorthosilicate (TEOS) and aluminum nitrate nonahydrate (ANN) were used as main ingredients. After gelation process, all the samples were aged at ambient temperature for 17 days and then dried at two different temperatures. All prepared samples were heat treated at temperatures ranging from 600-1550 °C and cooled in the furnace. Heat treated samples were characterized with XRD analysis to identify the crystalline phases. SEM and FTIR analysis were also performed to evaluate the morphology and chemical configuration of crystalline phases, respectively. In stoichiometric samples and non-stoichiometric specimens with higher alumina content, the needle morphology of mullite were observed.

کلیدواژه‌ها [English]

• Aluminosilicate Compounds
• Stoichiometric and Non-Stoichiometric Ratio
• Sol-gel

مراجع

1. David J. Duval, Subhash H. Risbud, and James F. Shackelford, "Ceramics and Glass Materials Structure, Properties and Processing Shakelford,", Xll, 202 p, Spriner (2008).

2. عباد زاده، ت.، انیسی، ب.، ذریه سیدی، م. و انیسی، ن.،" مولایت و سرامیک های مولایتی"، انتشارات کاوش پرداز، (1387).

3. صدقی، الف. و رودشتی، ش.، " سنتز پودر مولایت به روش ژل احتراقی با استفاده از Silica fume و بررسی شرایط ساخت بر خواص آن "، نهمین کنگره سرامیک ایران، دانشگاه بین المللی امّام خمینی (ره) قزوین، 25 و 26 اردیبهشت (1392).

4. Jing, L., Tianbo,Zh., Fengyan, L., Baoning,Z., Zexue, D., Jianli, Z., " A comparative study on the synthesis mechanism and microstructural development of hierarchical porous mullite monoliths obtained by thesol–gel process with three different silicon sources", Ceramics International, Vol. 42, No.1, pp. 4806–4818, (2016).

5. Vilko, M., Emilija, T., Jasminka, P., Stanislav, K., Jörg, S.ch., "Crystallization pathway of sol–gel derived zinc-doped mulliteprecursors", Journal of the European Ceramic Society,Vol. 36, No.3, pp. 1285–1292, (2016).

6. رجایی، ح.، مباشرپور، الف.، فرویزی، م. و ذاکری، م.، " سنتز نانو مولایت با استفاده از نیترات آلومینیم و تترا اتیل ارتو سیلیکات (TEOS) به روش سل – ژل"، دومین همایش ملی و کارگاههای تخصی علوم و فناوری نانو، دانشگاه خوارزمی، (1394).

7. Ilic S, Zec S, Miljkovic M, Poleti D, Pošarac Markovic M, Janckovic Dj, Matrovic B, "Sol-gel synthesis and characterization of iron doped mullite", Jornal of Alloys and Compounds, Vol. 612, no. 2, pp. 259-264, (2014).

8. Esther Ruiz de Sola , Francisco Javier Serrano , Estefanıa Delgado-Pinar ,Marıa Mercedes Reventos, Ana Isabel Pardo, Marek Andrzej Kojdecki , Jose Marıa Amigo , Javier Alarcon, "Solubility and micro structural development of TiO2-containing3Al2O3•2SiO2 and 2Al2O3•SiO2 mullites obtained from single-phase gels", Journal of the European Ceramic Society, Vol. 27, No. 1, pp. 2647–2654, (2007).

9. نادر مددی شیشوان، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، (1391).

10. منافی، ص.، جعفریان، م. و میرزاامینی، ک. ، " بررسی مورفولوژیکی مولایت سنتز شده به روش سینترینگ واکنشی "، اولین همایش ملی نانو مواد و نانو تکنولوژی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد شاهرود، 10 و11 اسفند ماه، (1390).

11. Milea CA, Bogatu C, Duta A, "The Influence of parameters in silica sol-gel process", Engineering Sciences, Vol. 4 (53) No. 1, pp. 311-318, (2011).

12. Yi Wang, Haitao Liu, Haifeng Chengn, Jun Wang, "Densification behavior and microstructure of mullite obtained from diphasic Al2O3–SiO2 gels", Ceramics International, Vol. 40, No. 2, pp. 12789–12796, (2014).

13. Feng He, William T. Petuskey, "Low temperature mullite crystallization in Al- and Si-alkoxide derived homogeneous gels", Materials Letters Vol. 63, No. 1, pp. 2631–2634, (2009).

14. Tingjie Ch, Min N, Xiaodong W, Wei W, Jinghong L, "Synthesis and characterization of poly-aluminum silicate sulphate for ultra-low density fiberboard", Royal Society of Chemistry, Vol. 40, No. 2, pp. 93193-93198, (2015).

15. Yeh, C. L., and W. C. Kao. "Effects of TiO2, B2O3, and SiO2 on formation of TiB2/mullite composites by thermite-based combustion synthesis." Ceramics International, Vol. 41, No. 1, pp 4558-4563, (2015).

16. Serra, M. F., et al. "Mullite (3Al2O3•2SiO2) ceramics obtained by reaction sintering of rice husk ash and alumina, phase evolution, sintering and microstructure", Journal of Asian Ceramic Societies, Vol. 4, No. 4, pp 61-67, (2016).

17. Thamaraiselvi, T.V., Rajeswari, S.,"Biological Evaluation of Bioceramic Materials - A Review ", Trends Biomater. Artif. Organs, Vol 18 (1), No. 3, pp 9-17, (2004).

18. Zhang, Chenyang, et al. "The effect of citric acid on the kaolin activation and mullite formation." Ceramics International, Vol. 43, No. 1, pp 1466-1471, (2017).

19. Simon, "Doping and calcination effect on nanostructured aluminosilicates processed by sol-gel route." The European Physical Journal-Applied Physics Vol. 55, No. 3, pp 524-531, (2011).

20. Jurado, Lucia Tellez, Rosa Maria Arevalo Hernandez, "Sol-Gel Synthesis of Mullite Starting from Different Inorganic Precursors." Journal of Powder Technology, Vol. 2013, No. 1, pp 1-8, (2013).

21. Nampi, Padmaja , "Aluminosilicates with varying alumina–silica ratios: synthesis via a hybrid sol–gel route and structural characterisation", Dalton Transactions, Vol. 39, No. 21, pp 5101-5107, (2010).

22. Padmaja P, Anilkumar G.M, Mukundan P, Aruldhas G, " Characterisation of stoichiometric sol–gel mullite by fourier transform infraredSpectroscopy", International Journal of Inorganic Materials, Vol. 3, No. 1 , pp 693–698, (2001).

23. Yuan, "Sol–gel auto-combustion synthesis of hydroxyapatite nanotubes array in porous alumina template." Materials Chemistry and Physics, Vol. 112, No. 1, pp 275-280, (2008).

24. Cividanes, Luciana S., "Review of mullite synthesis routes by sol–gel method", Journal of Sol-Gel Science and Technology, Vol. 55 , No. 1, pp 111-125, (2010).