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Herstellung von kristallinen Metalloxiden über die Schmelze mit einem Spiegelofen Gruppe 8: Yuki Meier, Vivien Willems, Andrea Scheidegger, Natascha Gray.

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Präsentation zum Thema: "Herstellung von kristallinen Metalloxiden über die Schmelze mit einem Spiegelofen Gruppe 8: Yuki Meier, Vivien Willems, Andrea Scheidegger, Natascha Gray."—  Präsentation transkript:

1 Herstellung von kristallinen Metalloxiden über die Schmelze mit einem Spiegelofen
Gruppe 8: Yuki Meier, Vivien Willems, Andrea Scheidegger, Natascha Gray Assistent: Frank Lichtenberg Datum: 22. Dezember 2016 Yuki Meier, Vivien Willems, Andrea Scheidegger, Natascha Gray

2 Labor zur Herstellung von Oxiden – insb
Labor zur Herstellung von Oxiden – insb. in kristalliner Form über die Schmelze – in der Abteilung von Prof. Nicola Spaldin Forschungsthema (Grundlagenforschung) ist die Herstellung von (neuen) Oxiden und die Untersuchung von deren physikalischen Eigenschaften und Kristallstruktur. Yuki Meier, Vivien Willems, Andrea Scheidegger, Natascha Gray

3 Metalloxide – vom Pulver zur kristallinen Form
Gesinterte polykristalline Stäbe Presentation about a laboratory for the synthesis of special oxides (file size ≥ 33 MB pdf): Kristallines Material Presentation about a laboratory for the synthesis of special oxides (file size ≥ 33 MB pdf): Yuki Meier, Vivien Willems, Andrea Scheidegger, Natascha Gray

4 Herstellungsprozess beginnt mit Auswahl geeigneter Ausgangsstoffe Bsp
Herstellungsprozess beginnt mit Auswahl geeigneter Ausgangsstoffe Bsp. einer stöchiometrischen Berechnung anhand von 𝑌 𝐵𝑎 2 𝐶𝑢 3 𝑂 6.5 Zur Verfügung stehende Ausgangsstoffe: 𝑌 2 𝑂 3 , 𝐵𝑎𝐶 𝑂 3 , 𝐶𝑢𝑂 1 2 𝑌 2 𝑂 3 +2 𝐵𝑎𝐶 𝑂 3 +3 CuO → 𝑌 𝐵𝑎 2 𝐶𝑢 3 𝑂 𝐶 𝑂 2 (𝑔) 1 2 ·225.8 𝑔 𝑚𝑜𝑙 +2·197.3 𝑔 𝑚𝑜𝑙 +3·79.5 𝑔 𝑚𝑜𝑙 X mol · 746 g/mol ~ 7g → 1.06g 𝑌 2 𝑂 3 , 3.71g 𝐵𝑎𝐶 𝑂 3 , 2.24g 𝐶𝑢𝑂 M( 𝑌 2 𝑂 3 ) M(𝐵𝑎𝐶 𝑂 3 ) M(CuO) Yuki Meier, Vivien Willems, Andrea Scheidegger, Natascha Gray

5 Herstellungsprozess – Mörsern und Pressen
Die Ausgangsstoffe werden im Achatmörser mit Pistill vermischt (Bild rechts). Die Pulvermischung wird mit speziellen Pressformen zu Stäben gepresst (Bilder unten). Presentation about a laboratory for the synthesis of special oxides (file size ≥ 33 MB pdf): page 26 Presentation about a laboratory for the synthesis of special oxides (file size ≥ 33 MB pdf): page 157 Presentation about a laboratory for the synthesis of special oxides (file size ≥ 33 MB pdf): page 144 Yuki Meier, Vivien Willems, Andrea Scheidegger, Natascha Gray

6 Herstellungsprozess – Sintern im Ofen
Die Stäbe werden im Ofen gesintert. Dies geschieht im Laborkammerofen (Bild rechts) unter Luft oder in einem Rohrofen unter sauerstofffreier Atmosphäre. Das Bild unten zeigt ein Rohr aus Aluminiumoxid (Länge 1.4 m), das im Rohrofen verwendet wird. Yuki Meier, Vivien Willems, Andrea Scheidegger, Natascha Gray

7 Spiegelofen – Bild vom 9. Dezember 2016
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8 Spiegelofen – schematischer Aufbau
Presentation about a laboratory for the synthesis of special oxides (file size ≥ 33 MB pdf): page 36 Yuki Meier, Vivien Willems, Andrea Scheidegger, Natascha Gray

9 Ablaufskizze der Herstellung von kristallinem Material mit dem Spiegelofen
Presentation about a laboratory for the synthesis of special oxides (file size ≥ 33 MB pdf): page 46 Yuki Meier, Vivien Willems, Andrea Scheidegger, Natascha Gray

10 Video vom 9. Dezember 2016 Herstellung von kristallinem Sr11Nb9O33
Video vom 9. Dezember Herstellung von kristallinem Sr11Nb9O33.5-y im Spiegelofen unter reduzierender Atmosphäre (97.2 % Ar % H2) Yuki Meier, Vivien Willems, Andrea Scheidegger, Natascha Gray

11 Resultat – kristallines Material mit Länge von 12 mm
Polycrystalline seed rod Alongside attached is somewhat rapidly crystallized material which was created by a sudden and unwanted disintegration of the molten zone Yuki Meier, Vivien Willems, Andrea Scheidegger, Natascha Gray

12 Eine Kristallstruktur- Perowskit
Grundstruktur: ABO3 Durch Einfügen von zusätzlichem Sauerstoff (und zusätzlichen A-Kationen) können sogenannte perowskit-verwandte Schichtstrukturen hervorgebracht werden. Yuki Meier, Vivien Willems, Andrea Scheidegger, Natascha Gray

13 Bsp. einer perowskit-verwandten Schichtstruktur: hexagonale Serie AmBm-1O3m
Das Bild zeigt den Strukturtyp “ m = ” A11B9O33  Sr11Nb9O33 Yuki Meier, Vivien Willems, Andrea Scheidegger, Natascha Gray

14 Chemische Zusammensetzung von Metalloxiden
Es gibt sehr viele mögliche chemische Zusammensetzungen. Die sogenannten seltenen Erden (chemische Elemente mit den Ordnungszahlen 21, 39, 57-71) können auch Bestandteil der Zusammensetzung sein. Yuki Meier, Vivien Willems, Andrea Scheidegger, Natascha Gray

15 Seltene Erden Das Vorkommen der seltenen Erden in der Erdkruste beträgt zwischen 450 und ppb Zum Vergleich Au 3.1 ppb Pt 37 ppb Ag 80 ppb Fe ppb Si ppb Anwendungen Katalysatoren für Autoabgase Magnete Kondensatoren Elektronische Geräte Färben von Gläsern Viele weitere Anwendungsbereiche https://www.webelements.com/periodicity/abundance_crust/ Yuki Meier, Vivien Willems, Andrea Scheidegger, Natascha Gray

16 Seltene Erden Yuki Meier, Vivien Willems, Andrea Scheidegger, Natascha Gray

17 Seltene Erden – Satellitenaufnahme vom Abbaugebiet Bayan Obo (China)
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18 Vielen Dank Herr Lichtenberg für den interessanten Einblick in Ihre Arbeit und frohe Weihnachten!
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