Untersuchungen zum Verhalten polyvalenter Ionen in Natriumborosilicatgläsern mit verschiedenen Methoden

Schütz, Adelheid GND

In den Natriumborosilicatmodellgläsern NBS1, NBS2 und NBS3 mit hoher intrinsischer UV-Transmission wurden durch Variation des Na2O / B2O3- bzw. des B2O3 / SiO2-Verhältnisses unterschiedliche Matrixstrukturen eingestellt. Es wurden Fe-, Ti-, Sb-, Sn- und Pb-Oxide in Konzentrationen zwischen 0,001 und 10 mol% in die Gläser eingeschmolzen und ihre Wertigkeit, Koordination und Verteilung untersucht. Dabei liefern die Methoden EXAFS/XANES-, Mößbauer-, optische Absorptions-, Photolumineszenz-, und EPR-Spektroskopie Beiträge zur Aufklärung von Strukturänderungen und Nahordnungen der Dotierungen. In den NBS1-Gläsern zeigt sich durch Trennstellensauerstoffe eine deutlich höhere Löslichkeit der Schwermetallionen. In NBS2 (und NBS3) fehlen Trennstellensauerstoffe und die Dotierungsionen sind weniger homogen verteilt als im NBS1. Die so (in NBS2 und NBS3) gebildeten Fe-Cluster mit Magnetitstruktur setzen die UV/VIS-Transmission schon in sehr niedrigen Konzentrationen herab. Das Koordinationsverhalten der Ionen von Fe und Ti wird stärker von der Glasmatrix beeinflußt als das der Sb- Sn- und Pb-Ionen. So werden Fe3+und Ti4+ im NBS3 mit hohem Anteil an (SiO4-und BO4-) Glasmatrixtetraedern bevorzugt in Tetraederkoordination eingebaut. Sb3+, Sn4+, Sn2+ und Pb2+ besetzen in den untersuchten Glastypen bei ausreichend niedriger Dotierungskonzentration (bis 1 mol%) wahrscheinlich die gleichen Matrixplätze. Sb5+ und Pb4+ konnten mit keiner der Analysenmethoden detektiert werden. Die Methodenkombination erlaubte es, die Vielzahl an Hinweisen aus den einzelnen Methoden, mit unterschiedlichen Sensitivitäten für Wertigkeit, Koordination bzw. Verteilung in eingeschränkten Konzentrationsbereichen, besser zu deuten.

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Schütz, Adelheid: Untersuchungen zum Verhalten polyvalenter Ionen in Natriumborosilicatgläsern mit verschiedenen Methoden. 2004.

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