Synthesis and characterization of Ti-doped ZrSiO4 at ambient and high-pressure conditions

Autores
Ferrari, Sergio; Grinblat, Florencia; Bilovol, Vitaliy; Pampillo, Laura Gabriela; Saccone, Fabio Daniel; Errandonea, D.; Chanquia, Corina Mercedes
Año de publicación
2018
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
We have successfully synthesized for the first time a Ti-doped ZrSiO4 powder (stoichiometry Zr0.95Ti0.05SiO4) via a sol–gel route. The structural and vibrational properties have been characterized by X-ray diffraction, electron microscopy and Raman spectroscopy. Zr0.95Ti0.05SiO4 has a tetragonal zircon-type structure with a = 6.5981(2) Å and c = 5.9810(2) Å. Eight of its Raman-active modes have been measured and assigned. We also performed high-pressure synchrotron X-ray diffraction experiments. The structural behavior was studied up to 31 GPa. At this pressure, we found evidence of the onset of a phase transition, coexisting the low-pressure polymorphs (zircon) with the typical high-pressure polymorph of ZrSiO4 (reidite-type). From the analysis of unit-cell volume versus pressure using a Birch–Murnaghan equation of state, in the quasi-hydrostatic pressure regime (P < 10.5 GPa), we have determined a bulk modulus of 297 GPa. This magnitude represents an enhancement of a 30% in the value of this parameter if compared with un-doped zircon-type ZrSiO4 (bulk modulus < 227 GPa). The low compressibility of Zr0.95Ti0.05SiO4 converts this compound in a very good candidate for many technological applications. The effect of pressure on the linear compressibility of the lattice parameters is also analyzed.
Fil: Ferrari, Sergio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long"; Argentina
Fil: Grinblat, Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long"; Argentina
Fil: Bilovol, Vitaliy. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long"; Argentina
Fil: Pampillo, Laura Gabriela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long"; Argentina
Fil: Saccone, Fabio Daniel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Fil: Errandonea, D.. Universidad de Valencia; España
Fil: Chanquia, Corina Mercedes. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina
Materia
HIGH PRESSURE
ZIRCON
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
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Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
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