Dynamics of interface reactions and metastable phases in mixed aluminate structures
Arayüzey tepkimeleri ve yarıkararlı fazların karışık alüminat yapılarındaki dinamiği
- Tez No: 900040
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET ALİ GÜLGÜN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Seramik Mühendisliği, Engineering Sciences, Ceramic Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 156
Özet
Alüminat yapıları, oksit toz karışımlarının başlangıç stoikiyometrisinden bağımsız olarak faz oluşumunda anormallikler gösterir. Metal oksit sistemlerinde (Me2+ veya Me3+), farklı katyon-alümina (Mex+/Al2O3) oranlarında çoklu fazlar oluşturur. Bu sistemler, alüminat kristalografisinde dört yüzlü ((AlO4)5-) ve/veya sekiz yüzlü ((AlO6)9-) polihedronları içerir. Alüminat sistemlerinde, Me2+ katyonlarının büyük iyonik yarıçaplarından dolayı difüzyon zorluklarına neden olduğu iddia edilmiştir. Bu çalışmada, polimerize kompleks yöntemi, SrO-Al2O3, CaO-Al2O3 ve Y2O3-Al2O3 üçlü denge faz diyagramlarındaki 14 bileşiği sentezlemek için uygulandı. Katı hâl reaksiyonları, karbonat ve γ- veya α-Al2O3 parçacıklarını karıştırarak tetrahedra veya oktahedra Al-O ağına sahip olmanın etkisini incelemek adına gerçekleştirildi. İkili alümina koordinasyonuna sahip olan γ- Al2O3, katı-hâl reaksiyonlarıyla hekzalüminat oluşturdu. Stronsiyum, kalsiyum ve itriyum alüminat sistemlerinde Mex+/Al3+ oranına bakılmaksızın 1:1 oksit bileşiği SA (SrAl2O4), CA (CaAl2O4) ve YAP (YAlO3) oluşur. 1:1 bileşiği en düşük oluşum entalpisine sahiptir. 1:1 bileşiklerin ilk olarak oluşmasının sebebi, Al3+ tetrahedra veya oktahedra ağına sahip olmalarıdır. Tepki çifti olarak tek kristal safir (α-Al2O3) alt tabakaları ile metal oksitler (MeOx) arasındaki arayüzey reaksiyonları incelenmiştir. Arayüzey reaksiyonunun başlangıcında elementlerin kimyasal dağılımı, enerji dağılımı X-ışını spektroskopisi (EDS) haritalama ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) geri saçılan elektron (BSE) görüntüleme ile sunulmuştur. Arayüzey reaksiyonu, EDS ve elektron enerji kaybı spektroskopisi (EELS) özellikleriyle geliştirilmiş bir geçirimli elektron mikroskobu (TEM) ile görüntülenerek analiz edilmiştir. Arayüzey reaksiyonunda, önceden toplanmış Al-L2,3 ve O-K ELNES kenarlarından Sr-alüminat bileşiklerinin binerji SrO-Al2O3 sisteminden yardım alınarak başlangıç arafazı belirlenecektir.
Özet (Çeviri)
Aluminate structures exhibit phase formation anomalies irrespective of the initial stoichiometry of the oxide powder mixtures. In metal oxide systems (Me2+ or Me3+), multiphases form at different cation to aluminum (Mex+/Al) ratios. These systems contain tetrahedral ((AlO4)5-) and/or octahedral ((AlO6)9-) polyhedron in the aluminate crystallography. Large cation size of Me2+ in aluminate systems was claimed to be the reason of the difficulties in diffusion. In the presented work, polymerized complex method was applied to synthesize 14 compounds present in the three binary equilibrium phase diagrams of SrO-Al2O3, CaO-Al2O3, and Y2O3-Al2O3. Solid-solution reactions were performed to test the effect of having tetrahedra or octahedra Al-O network in aluminates by mixing carbonate and γ- or α-Al2O3 particles. γ- Al2O3 has dual alumina coordination and samples prepared by solid-state reactions formed hexaluminates. In strontium, calcium and yttrium aluminate systems, the first forming phase is 1:1 oxide compound SA (SrAl2O4), CA (CaAl2O4), and YAP (YAlO3) irrespective of the nominal Mex+/Al3+. Cation to aluminum ratio of 1:1 compound forms first with the lowest formation enthalpy. We highlighted the first formation of the 1:1 compound is due to having one type of Al3+ tetrahedra or octahedra network. The interface reactions were investigated between the reaction couple of single-crystal sapphire (α-Al2O3) substrates and metal oxides (MeOx). The incipient interphase and chemical distribution of elements are presented with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) mapping and backscattered electron (BSE) imaging in scanning electron microscopy (SEM). Interface between the reaction couple will be imaged and analyzed with a transmission electron microscope (TEM) enhanced with EDS and electron energy loss spectroscopy (EELS) capabilities. The incipient interphase will be identified with the help of previously collected Al-L and O-K ELNES edges from Sr-aluminate compounds in the binary SrO-Al2O3 system.
Benzer Tezler
- Time-resolved spectroscopy on the carrier dynamics of BiVO4 photoanodes for solar water oxidation
Başlık çevirisi yok
ABDULLAH KAHRAMAN
Doktora
İngilizce
2020
EnerjiKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SARP KAYA
PROF. DR. ALPHAN SENNAROĞLU
- Katı oksit yakıt pillerinde elektrot/elektolit arayüzey dinamiğinin incelenmesi
Investigation of electrode/electrolyte interface dynamics of solid oxide fuel cells
SELAHATTİN ÇELİK
Doktora
Türkçe
2013
EnerjiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BEYCAN İBRAHİMOĞLU
- Gemi diesel motorlarının yanma odasındaki akışkan karakteristiklerinin iki boyutlu incelenmesi
Determination of fluid flow characteristics in combustion chamber of marine diesel engines
NACİ KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı Ana Bilim Dalı
PROF. DR. O. KAMİL SAG
- Sıvı yakıtlı turbopompa beslemeli roket motoru tasarım aracı geliştirme
Liquid propellant rocket engine turbopump design tool
BARAN DENİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERKAN AYDER