Journal of thermal analysis

, Volume 38, Issue 9, pp 2115–2122 | Cite as

Determination of solid solution limits based on the thermal behaviour of aluninium substituted iron hydroxides and oxides

  • E. Wolska
  • W. Szajda
  • P. Piszora
Inorganic Substances

Abstract

The formation of substitutional solid solutions of the isostructural oxyhydroxides α-FeOOH-α-AlOOH (goethite-diaspore and γ-FeOOH-γ-AlOOH (lepidocrocite-boehmite) was investigated by X-ray powder diffraction technique and by thermal analysis.

The unit cell parameters of both orthorhombic structures of α-Fe1−x-AlxOOH (Pbnm) and γ-Fe1−xAlxOOH (Cmcm) decrease clearly with the increase of aluminium content up tox=0.10.

Thermal analysis reveals the sensitivity of DTA and DTG effects to the composition of solid solutions. The temperatures of topotactic formation of rhombohedral α-(Fe, Al)2O3 and of the defect-spinel γ-(Fe, Al)2O3 during the dehydroxylation of α-(Fe, Al)OOH and γ-(Fe, Al)OOH respectively increase as the aluminium concentration rises up to 10 mol%. The dehydration curves of samples with greater aluminium content exhibits the same maximumΔm/ΔT as for the 10 mol% Al-preparation, indicating indirectly the end-members of the solid solution ranges.

Keywords

goethite-diaspore lepidocrocite-boehmite thermal analysis X-ray powder diffraction 

Zusammenfassung

Mittels Röntgendiffraktion und Thermoanalyse wurde die Bildung von Substitutions-Mischkristallen der isostrukturellen Oxyhydroxide α-FeOOH-α-AlOOH (Goethit-Diaspor) und γ-FeOOH-γ-AlOOH (Lepidokrokit-Böhmit) untersucht. Die Elementarzellenparameter beider rhombischer Strukturen von α-Fe1−xAlxOOH (Pbnm) und γ-Fe1−xAlxOOH (Cmcm) werden mit zunehmenden Aluminiumgehalt bis zux=0.10 eindeutig kleiner.

Thermoanalyse zeigt die Empfindlichkeit von DTA- und DTG-Effekten gegenüber der Zusammensetzung der Mischkristalle. Steigt die Aluminiumkonzentration bis 10 mol% an, so erhöhen sich auch die Temperaturen für die topotaktische Bildung von rhomboedrischem α-(Fe,Al)2O3 und des Defekt-Spinells γ-(Fe,Al)2O3 bei der Dehydroxylierung von α-(Fe,Al)OOH und γ-(Fe,Al)OOH. Die Dehydratationskurven von Proben mit einem größeren Aluminiumgehalt zeigen dasselbe Δm/ΔT-Maximum wie für die Proben mit 10 mol%, was indirekt auf die Grenze des Mischkristallbereiches deutet.

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Copyright information

© Wiley Heyden Ltd., Chichester and Akadémiai Kiadó, Budapest 1992

Authors and Affiliations

  • E. Wolska
    • 1
  • W. Szajda
    • 1
  • P. Piszora
    • 1
  1. 1.Department of MagnetochemistryA. Mickiewicz UniversityPoznanPoland

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