Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Spektroskopia elektronowa AES jako narzędzie analityczno-diagnostyczne w inżynierii materiałowej

Pisarek M.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

z. 29

3--96

PL

W niniejszej rozprawie wykazano przydatność metod analitycznych spektroskopii elektronowej oraz oscylacyjnej w kilku obszarach szeroko pojętego materiałoznawstwa, takich jak: kataliza, korozja oraz biofunkcjonalność wybranych materiałów metalowych. Szczególną uwagę poświęcono zagadnieniom związanym z chemicznymi i elektrochemicznymi metodami modyfikacji powierzchni materiałów funkcjonalnych. Wielostronną charakterystykę tego typu powierzchni otrzymano poprzez skojarzenie szeregu komplementarnych metod badawczych, takich jak mikroskopia elektronowa oraz zaawansowane spektroskopowe metody analizy powierzchni; spektroskopia AES oraz mikroanaliza Augera (SAM). Tego typu opis umożliwił zrozumienie mechanizmów zjawisk zachodzących na powierzchni materiałów funkcjonalnych, w kontekście ich potencjalnych zastosowań po celowej modyfikacji. Znalezione korelacje pomiędzy składem chemicznym, stanem chemicznym składników i morfologią powierzchni a strukturą wewnętrzną materiałów okazały się niejednokrotnie kluczowe dla opracowania skutecznych metod modyfikacji ich właściwości fizykochemicznych w pożądanym kierunku. Wykazano w szczególności wpływ: elektrochemicznej i chemicznej obróbki katalizatorów na bazie Cu lub Ni na ich aktywność oraz selektywność w reakcjach odwodornienia/uwodornienia związków organicznych, wyciskania hydrostatycznego na strukturę stali austenitycznych i trwałość ich stanu pasywnego w roztworach wodnych zawierających chlorki, pierwiastków stopowych - metali trudnotopliwych (Ta, Nb) na formowanie się na powierzchni amorficznych stopów Al warstw tlenkowych o charakterze ochronnym (antykorozyjnym), obróbek chemicznych i elektrochemicznych na poprawę biofunkcjonalności powierzchni Ti oraz na skuteczność wytwarzania aktywnych podłoży (TiO2 AI2O3) do badań adsorpcji molekuł organicznych metodą SERS. Niniejsza rozprawa stanowi podsumowanie dotychczasowego dorobku naukowego autora zawartego w publikacjach, w tym czterech pracach przeglądowych, [1, 2, 20-22, 29, 44,45, 50, 58-61, 78-81, 84, 88, 89, 101, 111-113, 116, 130, 131, 140, 142, 149, 155, 157, 158] opublikowanych w międzynarodowych i krajowych czasopismach naukowych oraz w materiałach konferencyjnych. Znaczną cześć pracy zrealizowano w ramach projektów badawczych sfinansowanych przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego oraz przez Narodowe Centrum Nauki (projekt realizowany obecnie). W rozdziale 2 rozprawy przedstawiono podstawy fizyczne spektroskopii AES z uwzględnieniem możliwości analityczno-diagnostycznych oraz ograniczeń tej metody w zastosowaniu do badań podstawowych z zakresu inżynierii materiałowej. W rozdziałach od 3 do 7 zamieszczono wyniki badań własnych autora, a ich podsumowanie - w rozdziale 8.

EN

This paper presents wide applicability of certain analytical methods, such as electron and vibrational spectroscopies, in a number of areas of materials science, like: catalysis, corrosion and bio-functionality of selected metal materials. Particular attention is paid to chemical and electrochemical methods of surface modification of functional materials. To obtain comprehensive characteristics of this type of surface, a combination of different complementary methods was applied: electron microscopy and advanced spectroscopic methods of surface analysis, including AES spectroscopy and SAM microanalysis. This type of description has enabled understanding of the mechanisms of the phenomena occurring on the surface after modification of functional materials, exerted upon them for the purpose of their intended applications. The correlation revealed between the chemical composition, chemical state of the components, surface morphology and the internal structure of these materials proved to be crucial for the elaboration of effective methods leading to intended modification of their physicochemical properties. In particular, evidence of the following correlations was given: impact of electrochemical and chemical pretreatment of catalysts based on Cu or Ni on their activity and selectivity for dehydrogenation/hydrogenation reactions of certain organic compounds, impact of hydrostatic extrusion on the internal structure of austenitic stainless steels and stability of their passive state in solutions containing chlorides, impact of refractory metals (Ta, Nb) as alloying elements in Al-based amorphous alloys on growing highly protective oxide layers (corrosion barrier) on their surface, impact of chemical and electrochemical treatment on: improving the biocompatibility of titanium surface and on upgrading fabrication of active substrates (TiO2, AI203) for the investigation of adsorption of organic molecules with the SERS method. The thesis summarizes the up-to-now scientific output of the author presented in the papers [1, 2, 20-22, 29, 44, 45, 50, 58-61, 78-81, 84, 88, 89, 101, 111-113, 116, 130, 131, 140, 142, 149, 155, 157, 158] as published in international and domestic scientific journals and conference proceedings. Besides, this scientific output of the author was briefly summarized in the supplement to this thesis. A significant part of the work was carried out in the framework of research projects funded by the Ministry of Science and Higher Education and by the National Science Centre (a currently realized project). Chapter 2 presents physical background of AES spectroscopy, including its analytical and diagnostic capabilities, as well as the limitations of the method when applied for fundamental research in the field of materials science. In Chapters 3 up to 7, the author's own research results are shown, while their summary is given in Chapter 8.

2

Charakterystyka optyczna tlenkowych szkieł nieorganicznych barwionych jonami manganu

Terczyńska-Madej A., Cholewa-Kowalska K., Łączka M.

Materiały Ceramiczne

|

2012

|

T. 64, nr 2

239-243

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.

3

Kompozyty z regularnym azotkiem boru i ich zastosowanie w obróbce skrawaniem

Klimczyk P.

Prace Instytutu Zaawansowanych Technologii Wytwarzania. Zeszyty Naukowe

|

2011

|

nr 88

114-114

PL

W ramach pracy przeprowadzono badania nad oddziaływaniem azotku boru z wybranymi związkami tytanu (TiN, TiC, TiB2, Ti3SiC2) w kompozytach spiekanych techniką wysokociśnieniową (HPHT), a także ustalono zależności pomiędzy ich składem fazowym, parametrami otrzymywania oraz właściwościami mechanicznymi i technologicznymi. Wstępny skład fazowy kompozytów ustalono w wyniku obliczeń równowag chemicznych w układach BN-wybrane związki tytanu. Otrzymane kompozyty poddano badaniom strukturalnym i fazowym z wykorzystaniem metod dyfrakcji rentgenowskiej (XRD), spektroskopii rentgenowskiej (XANES), spektroskopii fotoelektronów (XPS), mikroskopii elektronowej skaningowej (SEM) i transmisyjnej (TEM), jak również systematycznym badaniom właściwości fizycznych i mechanicznych, w tym z zastosowaniem metod nieniszczących. Wybrane kompozyty poddano testom skrawania. Kompozyty charakteryzują się bezporowatą strukturą z równomiernie rozprowadzonymi składnikami w całej ich objętości. W procesie spiekania tworzą się nowe fazy, których liczba i rodzaj są ściśle uzależnione od parametrów ciśnieniowo-temperaturowych oraz od udziału ilościowego dodatków modyfikujących. Wykrywalność tych faz jest różna w zależności od charakterystyki danej metody. Zastosowanie wielu, wzajemnie uzupełniających się metod analizy fazowej pozwoliło na właściwą interpretację wyników. Badania właściwości fizycznych i mechanicznych kompozytów, ze względu na niewielki rozmiar próbek, polegały na pomiarach gęstości metodą hydrostatyczną, modułu Young 'a i liczby Poisson 'a metodą ultradźwiękową oraz twardości metodą Vickers'a. Dla zanalizowania zależności między strukturą kompozytów a ich stałymi sprężystości przeprowadzono zarówno badania porównawcze, jak też modelowe. Wartości modułów sprężystości wzdłużnej kompozytów są ściśle powiązane z ilością i rodzajem dodatku modyfikującego, a także z parametrami ich spiekania: temperaturą i czasem. Ze wzrostem udziału objętościowego cBN w badanych kompozytach ich moduły Young'a wzrastają. Dla każdej grupy kompozytów określono charakterystyczny zakres temperatur i czasów spiekania, zapewniających ich dobre właściwości fizyczne i mechaniczne. Najwyższą trwałością charakteryzują się ostrza skrawające wykonane z kompozytów modyfikowanych azotkiem tytanu. Ostrza te swoją skrawnością dorównują produktom światowych liderów w dziedzinie narzędzi skrawających.

EN

In the research the interactions between cubic boron nitride and selected titanium compounds (TiN, TiC, TiB2, Ti3SiC2) in composites obtained by HPHT (High Pressure — High Temperature) method as well as a dependence between their phase composition, sintering parameters, mechanical and technological properties, were studied. The preliminary estimation of a phase composition of the composites was carried out by calculations of chemical equillibria in BN-selected titanium compounds systems. The sintered composites were subjected to phase and structure analysis using the following methods: X-ray diffraction (XRD), X-ray absorption near edge spectroscopy (XANES), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), electron microscopy (SEM and TEM). Mechanical and technological properties of the composites were also investigated. The composites showed a compact structure without pores with components uniformly distributed within their volume. New phases were formed during synthesis process. Their number and type strongly depended on the parameters of synthesis (pressure, temperature) and on the type and quantity of modifying agents. Detectability of these phases varies depending on the characteristics of the method used for analysis. Application of many different, complementary phase analysis methods allows to interpret the results properly. Due to the small size of samples testing of the mechanical properties of composites consisted of measuring the hardness by the Vickers method and elasticity constants by the ultrasonic method. To analyze the relationship between the structure of composites and their moduli of elasticity both, comparative studies as well as a model studies, were carried out. The values of elastic constants of composites are closely related to the quantity and the type of modifying additives and to the parameters of sintering (T, t). Generally, with increasing volume ratio of cBN grains in the tested composites their Young's modulus also increases. Characteristic, optimal conditions which gave good mechanical properties for each group of composites were determined. The best cutting ability showed cutting edges made of composites with TiN compound as binding phase. It is comparable with that of tools produced by the world leaders.

4

Spectroscopic properties of dithallium phthalocyanine

Janczak T.

Polish Journal of Chemistry

|

1999

|

vol. 73 nr 3

437-446

EN

Black-green dithallium (I) phthalocyanine complex with metallic conductivity has been obtained in crystalline form. The UV-VIS, IR, far IR and resonance Raman spectra of the Tl2Pc complex are presented. The absorption electronic spectra indicate the proximity of the HOMO and LUMO of the Pc ligand in energy. The additional band at 516 nm is attributed to CT transition. The vibrational spectroscopic data of dithallium(I) phthalocyanine complex are discussed in terms of specific chemical bonds and atomic group and compared with the other phthalocyanines. An empirical vibrational assignment of the observed fundamentals is given.