Anionen- und Kationen-Substitution in Nitridosilicaten, Oxonitridosilicaten und Oxonitridoalumosilicaten und deren Einfluss auf die Materialeigenschaften
Final Report Abstract
Im Rahmen der Arbeiten im SPP 1136 konnte eine Vielzahl von Substitutionsvarianten innerhalb der Substanzklasse der Nitridosilicate dargestellt werden. Es wurde Kationensubstitution (Lanthanoide in a), b), d), e), g) und i); Erdalkalimetalle in d), g) und h); Si/Al in c), d), f) und g)) und Anionensubstitution (O/N in a), c), d), f), g) und i); N/C in c) und d); O/Cl in a); Halogenide Cl/Br in b)) realisiert und somit Verbindungen aus den Substanzklassen Nitridosilicate. Oxonitridosilicate. Carbidonitridosilicate, Oxonitridoaluminosilicate (Sialone) und Oxonitridosilicathalogenide grobkristallin dargestellt und einer Vielzahl von Untersuchungsmethoden zugänglich gemacht. Im Einzelnen wurden folgende Verbindungen dargestellt und untersucht: a) Ce4[Si4O4N6]O und Ln4[Si4O3+xN7-x]Cl1-xOx mit Ln = Ce*, Pr*, Nd und 0.1 < x < 0.2 b) Nd10[Si10O9N17]CI, Ln10[Si10OgN17]Br mit Ln = Ce. Nd und Pr10[Si10-xAlxO9-xN17-x]Cl c) MYb[Si4N7]mit M=Sr*, Ba, Eu d) MLn[Si4-xAlxOxN7-x] mit M = Sr*, Ba*, Eu und Ln = Ho, Er, Tm, Yb* e) Nitridocarbidosilicate Ln2[Si4N6C] mit Ln = Y, Pr, Sm, Tb, Ho*, Er* f) Nd4[Si2O5N2]O2 und Nd4[Si2-xAlxOxN7-x]O2 g) Ln4-yMy[Si2-xAlxOx+yN7-x-y]O2 mit Ln = Dy – Yb, M = Sr, Eu h) M[Si6N8] mit M = Sr, Ba und Ba[Si6N8]O i) Ln6+(x/3)[Si11N20+x]O1-x:Ce mit Ln = Gd, Tb und Gd3Si6N11 : Ce Zur genaueren Charakterisierung ihrer elementaren Zusammensetzung wurde die Methode der Mikrosondenanalytik für die quantitative Bestimmung von leichten Elementen (z.B. O,N) neben schweren Elementen (z.B. Ln) optimiert. Zusätzlich wurden zahlreiche weitere analytische Methoden (Neutronenbeugung an Pulvern, Röntgenstrukturanalytik an Einkristallen und Pulvern, XAS, Raman- und IR-Spektroskopie, Härtemessungen, magnetische Messungen, Lumineszenzspektroskopie), teilweise in Kooperationen, angewendet. Dies lieferte wichtige Erkenntnisse über den Aufbau und die Eigenschaften der untersuchten komplexen chemischen Systeme. An einigen der Verbindungen (*) wurden in Kooperation mit dem Arbeitskreis Prof. B. Winkler Hochdruckuntersuchungen durchgeführt. Es zeigte sich, dass die chemische Substitution zu Eigenschaftsänderungen im Hinblick auf Struktur, Phasenübergänge, Stabilität. Bulk Moduln oder Lumineszenzeigenschaften führt. Das interessante Hockdruckverhalten der untersuchen Verbindungsklassen bewegte uns zur Antragstellung im neu eingerichteten Schwerpunktprogramm SPP 1236 "Strukturen und Eigenschaften von Kristallen bei extrem hohen Drücken und Temperaturen". Dies ist auch die Ursache dafür, dass von uns kein weiterer Antrag für die dritte Periode des SPP 1136 eingereicht wurde.
Publications
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