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Sol–gel synthesis and characterization of lithium aluminate (L–A–H) and lithium aluminosilicate (L–A–S–H) gels

  • Hydrous lithium aluminosilicate (L–A–S–H) and lithium aluminate (L–A–H) gels are candidate precursors for glass-ceramics and ceramics with potential advantages over conventional processing routes. However, their structure before calcination remained largely unknown, despite the importance of precursor structure on the properties of the resulting materials. In the present study, it is demonstrated that L–A–S–H and L–A–H gels with Li/Al ≤ 1 can be produced via an organic steric entrapment route, while higher Li/Al ratios lead to crystallization of gibbsite or nordstrandite. The composition and the structure of the gels was studied by thermogravimetric analysis, X-ray diffraction, 27Al and 29Si magic-angle spinning nuclear magnetic resonance, and Raman spectroscopy. Aluminium was found to be almost exclusively in six-fold coordination in both the L–A–H and the L–A–S–H gels. Silicon in the L–A–S–H gels was mainly in Q4 sites and to a lesser extent in Q3 sites (four-fold coordination withHydrous lithium aluminosilicate (L–A–S–H) and lithium aluminate (L–A–H) gels are candidate precursors for glass-ceramics and ceramics with potential advantages over conventional processing routes. However, their structure before calcination remained largely unknown, despite the importance of precursor structure on the properties of the resulting materials. In the present study, it is demonstrated that L–A–S–H and L–A–H gels with Li/Al ≤ 1 can be produced via an organic steric entrapment route, while higher Li/Al ratios lead to crystallization of gibbsite or nordstrandite. The composition and the structure of the gels was studied by thermogravimetric analysis, X-ray diffraction, 27Al and 29Si magic-angle spinning nuclear magnetic resonance, and Raman spectroscopy. Aluminium was found to be almost exclusively in six-fold coordination in both the L–A–H and the L–A–S–H gels. Silicon in the L–A–S–H gels was mainly in Q4 sites and to a lesser extent in Q3 sites (four-fold coordination with no Si–O–Al bonds). The results thus indicate that silica-rich and aluminium-rich domains formed in these gels.zeige mehrzeige weniger

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Metadaten
Autor*innen:Sebastian SimonORCiD, M. BertmerORCiD, Gregor GluthORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):International Journal of Applied Ceramic Technology
Jahr der Erstveröffentlichung:2022
Organisationseinheit der BAM:7 Bauwerkssicherheit
7 Bauwerkssicherheit / 7.4 Baustofftechnologie
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Wiley
Jahrgang/Band:19
Ausgabe/Heft:6
Erste Seite:3179
Letzte Seite:3190
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Lithium aluminosilicates; Raman spectroscopy; Sol-gel
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Additive Fertigung
Material / Materialdesign
DOI:10.1111/ijac.14187
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-558756
ISSN:1546-542X
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:05.10.2022
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:05.10.2022
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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