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Synthesis and phase purity of the negative thermal expansion material ZrV2O7

  • Synthesis of pure, homogeneous, and reproducible materials is key for the comprehensive understanding, design, and tailoring of material properties. In this study, we focus on the synthesis of ZrV2O7, a material known for its negative thermal expansion properties. We investigate the influence of solid-state and wet chemistry synthesis methods on the purity and homogeneity of ZrV2O7 samples. Our findings indicate that different synthesis methods significantly impact the material's characteristics. The solid-state reaction provided high-purity material through extended milling time and repeated calcination cycles, while the sol-gel reaction enabled a “near-atomic” level of mixing and, therefore, homogenous phase-pure ZrV2O7. We confirmed purity via X-ray diffraction and Raman spectroscopy, highlighting differences between phase-pure and multiphase ceramics. These analytical techniques allowed us to distinguish subtle differences in the structure of the material. Based on ab initioSynthesis of pure, homogeneous, and reproducible materials is key for the comprehensive understanding, design, and tailoring of material properties. In this study, we focus on the synthesis of ZrV2O7, a material known for its negative thermal expansion properties. We investigate the influence of solid-state and wet chemistry synthesis methods on the purity and homogeneity of ZrV2O7 samples. Our findings indicate that different synthesis methods significantly impact the material's characteristics. The solid-state reaction provided high-purity material through extended milling time and repeated calcination cycles, while the sol-gel reaction enabled a “near-atomic” level of mixing and, therefore, homogenous phase-pure ZrV2O7. We confirmed purity via X-ray diffraction and Raman spectroscopy, highlighting differences between phase-pure and multiphase ceramics. These analytical techniques allowed us to distinguish subtle differences in the structure of the material. Based on ab initio simulated phonon data, we were able to interpret the Raman spectra and visualise Raman active atom vibrations. We show that phase purity enables the unbiased characterisation of material properties such as negative thermal expansion.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Aistė MiliūtėORCiD, Joana BustamanteORCiD, Stephanos KarafiludisORCiD, Moritz ZöllnerORCiD, Mustapha EddahORCiD, Franziska EmmerlingORCiD, Björn MiellerORCiD, Janine GeorgeORCiD, Tomasz M. StawskiORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Journal of Materials Chemistry C
Jahr der Erstveröffentlichung:2024
Organisationseinheit der BAM:1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien
1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien / 1.3 Instrumentelle Analytik
5 Werkstofftechnik
5 Werkstofftechnik / 5.4 Multimateriale Fertigungsprozesse
6 Materialchemie
6 Materialchemie / 6.0 Abteilungsleitung und andere
6 Materialchemie / 6.3 Strukturanalytik
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Royal Society of Chemistry (RSC)
Erste Seite:1
Letzte Seite:13
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Ab-initio; NTE; Raman; Sol-gel; Solid-state; XRD
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Materialdesign
DOI:10.1039/d4tc04095c
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-624013
ISSN:2050-7534
Zugehöriger Identifikator:10.5281/zenodo.12688634
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:15.01.2025
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:15.01.2025
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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