Charakterystyka optyczna tlenkowych szkieł nieorganicznych barwionych jonami manganu

• Autorzy: Terczyńska-Madej A. , Cholewa-Kowalska K. , Łączka M.

Warianty tytułu

EN

Optical characteristics of inorganic oxide glasses coloured with manganese ions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy określono wpływ zmian zachodzących w składzie chemicznym szkła bazowego, wywołujących zmianę elementu więźbotwórczego oraz charakteru modyfikacji więźby, na najbliższe otoczenie jonów manganu wprowadzonych do struktury szkieł, determinujących stan walencyjny badanych jonów metalu przejściowego, a w efekcie - barwę szkieł. Jako przedmiot badań wybrano modelowe szkła nieorganiczne krzemianowe oraz fosforanowe o składach: 33R2O-67SiO2 i 20R2O-15Al2O3-65P2O5, gdzie R = Li, Na, K, które barwiono tlenkiem manganu MnO2. Mangan w szkłach nieorganicznych może występować w postaci jonów na II oraz III stopniu utlenienia, prawdopodobnie jedynie w koordynacji oktaedrycznej, chociaż obecność jonów manganu w szkle na wyższym stopniu utlenienia jest również możliwa. Podstawową metodą, która pozwala na badanie tych zagadnień jest spektroskopia elektronowa UV-VIS-NIR, a metodami uzupełniającymi są spektroskopia EPR czy XPS. Korzystając z tych metod określono widma elektronowe i opierając się na ich analizie oceniono wpływ zarówno matrycy szklistej, jak i modyfikatora (Li, Na, K) na charakter lokalnego otoczenia jonów manganu w badanych szkłach barwnych.

EN

The aim of this study was to determine the influence of K2O, Na2O and Li2O modifiers of silicate and phosphate glass networks on the valence state of manganese. Our attention was attracted by glass matrices based on the oxide systems composed of 33R2O-67SiO2 and 20R2O-15Al2O3-65P2O5 (where R = Li, Na and K) doped with manganese ions. UV-VIS-NIR spectroscopy is the most often used method allowing to determine the local state of transition metal ions in glasses. We used the method to study influence of the glass matrix on the local state of manganese ions. EPR spectroscopy was used as a supplementary experimental technique to confirm the spectroscopic results. The optical properties of alkali silicate and phosphate glasses, containing manganese additives and manufactured under oxidizing conditions, have been determined and related to the valence state of manganese. It has been found that manganese in the studied glasses was present in divalent and trivalent forms occupying octahedral ligand fields, being the most stable oxidation state.

Słowa kluczowe

PL

szkło barwne; mangan; spektroskopia elektronowa

EN

colour glass; manganese ions; electron spectroscopy

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2012
• Tom: T. 64, nr 2
• Strony: 239--243
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Terczyńska-Madej A.

autor

Cholewa-Kowalska K.

autor

Łączka M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Technologii Szkła i Powłok Amorficznych, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków,

Bibliografia

• [1] Praca zbiorowa: Technologia szkła, Arkady, Wydanie trzecie, Warszawa, (1987).
• [2] Nowotny W.: Szkła Barwne, Wydanie drugie, Arkady, Warszawa, (1969).
• [3] Bamford C.R.: „The application of the ligand field theory to coloured glasses”, Phys. Chem. Glasses, 3, 6, (1962).
• [4] Terczynska-Madej A., Cholewa-Kowalska K., Laczka M.: „The effect of silicate network modifiers on colour and electron spectra of transition metal ions”, Opt. Mater., 32, (2010), 1456-1462.
• [5] Terczynska-Madej A., Cholewa-Kowalska K., Laczka M.: „Coordination and valence state of transition metal ions in alkali-borate glasses”, Opt. Mater., 33 (2011), 1984-1988.
• [6] Orgel L.E.: Introduction to transition-metal chemistry: ligandfield theory, Methuen & Co. Ltd., London, (1960).
• [7] Geschwind S., Kisliuk M.P., Remeika J.P., Wood D.L.: Sharpline fluorescence, electron paramagnetic resonance and thermoluminescence of Mn4+ in α-Al2O3”, Phys. Rev., 126, 5, (1962), 1684-1686.
• [8] McClure D.S.: „Optical spectra of transition-metal ions in corundum”, J. Chem. Phys., 36, 10, (1962), 2757-2779.
• [9] Thulasiramude A., Buddhudu S.: „Optical characterization of Mn2+, Ni2+, and Co2+ ions doped zinc lead borate glasses”, J. Quant. Spectr. & Radiative Transfer, 102, (2006), 212-227.
• [10] Zhang S., Xia H., Wang J., Zhang Y.: „Growth of Mn2+, Co2+ and Ni2+ -doped near-stoichiometric LiNbO3 by Bridgman method using K2O fl ux”, J. Alloys and Comp., 463, (2008), 446-452.
• [11] Mercier C., Palavit G., Montagne L., Follet-Houttemane C.: „A survey of transition-metal-containing phosphate glasses”, C.R. Chimie, 5, (2002), 693-703.
• [12] Ravikumar R.V.S.S.N., Chandrasekhar A.V., Ramamoorthy L., Reddy B.J., Reddy Y.P., Yamauchi J., Rao P.S.: „Spectroscopic studies of transition metal doped sodium phosphate glasses”, J. Alloys and Comp., 364, (2004), 176-179.
• [13] Kęcki Z.: Podstawy spektroskopii molekularnej, PWN, Warszawa, (1992).
• [14] Nedelec J.M., Bouazaoui M., Turrell S.: „Raman spectroscopic investigations of Mn2+ doping effects on the densification of acid-catalyzed silica xerogels”, J. Non-Cryst. Solids, 243, (1999), 209-219.
• [15] Xu J., Luan Z., Wasowicz T., Kevan L.: „ESR and ESEM studies of Mn-containing MCM-41 materials“, Micropor. Mesopor. Mater., 22, (1998), 179-191.
• [16] Goldfarb D.: „MAS n.m.r. and e.s.r. studies of MnAlPO5”, Zeolites, 9, (1989), 509-515.
• [17] Evans J., Zaki A.B., El-Sheikh M.Y., El-Safty S.A.: „Incorporation of transition-metal complexes in functionalized mesoporous silica and their activity toward the oxidation of aromatic amines”, J. Phys. Chem., B 104, (2000), 10271-10282.