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2.5 UNTERSUCHUNG DER REAKTION VON Zr3Sc4O12 UNTER NH3 53
2.5. Untersuchung der Reaktion von Zr3Sc4O12 unter NH3
Im weiteren Verlauf wurde die Nitridierung von Zr3Sc4O12 durchgeführt. Die Reaktion lässt
sich bis zum Ende vollständig mit der zeit- und temperaturaufgelösten
Röntgenpulverdiffraktometrie verfolgen. Es bilden sich im Verlauf der Reaktion zwei
unterschiedliche Produkte nämlich ein Oxidnitrid mit Bixbyit und ein Nitrid mit NaCl
Struktur. Die Nitridierung verläuft im Vergleich zu Zr50Sc12O118 schneller. Dies kann durch
die unterschiedliche Fehlstellenverteilung bewirkt werden.
Heizt man Zr3Sc4O12 unter konstantem NH3-Fluss auf 1100 °C auf (Vgl. Abb. 2.21) , so
beobachtet man gleich nach dem Beginn der Registrierung der Diffraktogramme eine
Zunahme der Intensität des (111) Reflexes der Fluoritstruktur. Ab 900 °C bilden sich
gleichzeitig zwei Zwischenprodukte eines mit Bixbyit Struktur, Zr6Sc4O15N6, und eines mit
einer geordneten Überstruktur zur Fluoritstruktur (Überstrukturreflexe bei 2θ = 28° und 30°
(schwarze Linien)
Die Bildung der Verbindung mit Bixbyitstruktur erkennt man an der Zunahme der Intensität
des Reflexes (211) bei 2θ = 21,2° zusammen mit anderen Reflexen (schwarze Linien), die
der Bixbyitstruktur zugeordnet werden. Nach dem Abkühlen der Probe unter NH3 beobachtet
man wieder die Linien des Edukts zusammen mit denen der Produkte.
In einem weiteren Experiment wurde Zr3Sc4O12 unter NH3-Atmosphäre auf 1200 °C
aufgeheizt und 6 Stunden lang bei dieser Temperatur gehalten (Vgl. Abb. 2.22). Man
beobachtet dann nach 3 Stunden die Bildung des Produkts mit NaCl-Struktur. (111) und (200)
Reflex sind gut zu erkennen.
Die Summenformeln der neuen Oxinitride werden nach den oben erwähnten Kriterien
angegeben. Der Reaktionsverlauf wird mit der folgender Gleichung (gl. 2.6) beschrieben:
NH 3
Zr3Sc4O12 Zr6Sc8O15N 6
Zr3Sc4N8 Gleichung 2.6. Nitridierungsreaktion von Zr3Sc4O12
NH 3