Bestimmung der lokalen Umgebung von Metallatomen in ungeordneten Phasen mit der Hilfe der Röntgenabsorptionsspektroskopie

Abstract

Mit der EXAFS-Spektroskopie eröffnet sich die Möglichkeit, Informationen über die Struktur solcher Systeme zu erhalten, die mit konventionellen Beugungsmethoden nicht oder nur unzureichend charakterisiert werden können, insbesondere Flüssigkeiten und amorphe Feststoffe. Ihre herausragende Eigenschaft besteht darin, daß die lokale Umgebung eines bestimmten Elementes sogar in Mehrstoffsystemen mit hoher Empfindlichkeit selektiv bestimmt werden kann. Ziel der in der vorliegenden Arbeit durchgeführten Untersuchungen war es, die Struktur von Vorstufen im Sol-Gel-Prozeß bei der Keramikherstellung auf Basis des Systems Blei-zirkonattitanat und der Keramikfaserherstellung auf Basis von Zirkonoxid zu bestimmen; dazu wurden mit Hilfe der EXAFS-Spektroskopie Zirkon- und gemischte Zirkon-Titanalkoxide, gelöst im entsprechenden Alkohol, sowie in Salzsäure peptisiertes Zirkonoxid untersucht. Für alle Alkoxide wurden oligomere Strukturen gefunden; gemischte Zirkon-Titanalkoxide bilden bevorzugt heterometallische Di- und Trimere, die reinen Zirkonalkoxide entsprechende monometallische Di- und Trimere. Die Länge der Alkylketten hat auf die Struktur keinen Einfluß. Für das peptisierte Zirkonoxid ergab sich, daß in der salzsauren kolloidalen Lösung oxidische Strukturen bereits vorgebildet sind; es treten keine Zirkon-Chlor-Korrelationen auf. Die unterschiedlichen Koordinationszahlen für die Zirkon-Zirkon-Korrelation zeigen, daß die Größe der Kolloidteilchen abhängig von äußeren Einflüssen wie Acidität, Temperatur und Dauer des Erhitzens bei der Peptisation ist. Die Zugabe von Polyvinylalkohol zu den Proben führte zu keiner Änderung der Nahordnung um die Zirkonatome. Somit hat die Gegenwart eines Schutzkolloids keinen Einfluß auf die Teilchenstruktur.