Microstructure, crystalline phase, and dielectric property analyses of TiO2 composition with ZrO2 addition

For microwave applications, including mobile and satellite communications, ceramic resonators should have a high dielectric constant, low dielectric losses, and high frequency stability. In this sense, TiO2-ZrO 2 ceramics have been investigated as a function of sintering behavior, phase composition, and microstructure. The ceramics were densified reaching a value of about 86% of theoretical density at 1400°C sintering temperature. The ceramics are prepared by mixing raw materials with the following TiO2-ZrO2 weight % ratio: 100 to 0, 90 to 10, and 80 to 20, respectively. The measured dielectric constants are between 79 and 88 values, while the quality factor due to dielectric losses are between 2820 and 5170. These results point out the influence of Ti/Zr ratio on controlling the dielectric properties. © (2010) Trans Tech Publications.

Entwicklung von chiralen- sowie RP-HPLC-Methoden in Verbindung mit hochauflösender MS und deren Anwendung zur Analyse sekundärer organischer Aerosole in der Atmosphäre

Die Erdatmosphäre besteht hauptsächlich aus Stickstoff (78%), Sauerstoff (21%) und Edelga¬sen. Obwohl Partikel weniger als 0,1% ausmachen, spielen sie eine entscheidende Rolle in der Chemie und Physik der Atmosphäre, da sie das Klima der Erde sowohl direkt als auch indirekt beeinflussen. Je nach Art der Bildung unterscheidet man zwischen primären und sekundären Partikeln, wobei primäre Partikel direkt in die Atmosphäre eingetragen werden. Sekundäre Partikel hingegen entstehen durch Kondensation von schwerflüchtigen Verbindungen aus der Gasphase, welche durch Reaktionen von gasförmigen Vorläufersubstanzen (volatile organic compounds, VOCs) mit atmosphärischen Oxidantien wie Ozon oder OH-Radikalen gebildet werden. Da die meisten Vorläufersubstanzen organischer Natur sind, wird das daraus gebil¬dete Aerosol als sekundäres organisches Aerosol (SOA) bezeichnet. Anders als die meisten primären Partikel stammen die VOCs überwiegend aus biogenen Quellen. Es handelt sich da¬bei um ungesättigte Kohlenwasserstoffe, die bei intensiver Sonneneinstrahlung und hohen Temperaturen von Pflanzen emittiert werden. Viele der leichtflüchtigen Vorläufersubstanzen sind chiral, sowohl die Vorläufer als auch die daraus gebildeten Partikel werden aber in den meisten Studien als eine Verbindung betrachtet und gemeinsam analysiert. Die mit Modellen berechneten SOA-Konzentrationen, welche auf dieser traditionellen Vorstellung der SOA-Bil¬dung beruhen, liegen deutlich unterhalb der in der Atmosphäre gefundenen, so dass neben diesem Bildungsweg auch noch andere SOA-Bildungsarten existieren müssen. Aus diesem Grund wird der Fokus der heutigen Forschung vermehrt auf die heterogene Chemie in der Partikelphase gerichtet. Glyoxal als Modellsubstanz kommt hierbei eine wichtige Rolle zu. Es handelt sich bei dieser Verbindung um ein Molekül mit einem hohen Dampfdruck, das auf Grund dieser Eigenschaft nur in der Gasphase zu finden sein sollte. Da es aber über zwei Alde¬hydgruppen verfügt, ist es sehr gut wasserlöslich und kann dadurch in die Partikelphase über¬gehen, wo es heterogenen chemischen Prozessen unterliegt. Unter anderem werden in An¬wesenheit von Ammoniumionen Imidazole gebildet, welche wegen der beiden Stickstoff-He¬teroatome lichtabsorbierende Eigenschaften besitzen. Die Verteilung von Glyoxal zwischen der Gas- und der Partikelphase wird durch das Henrysche Gesetz beschrieben, wobei die Gleichgewichtskonstante die sogenannte Henry-Konstante ist. Diese ist abhängig von der un¬tersuchten organischen Verbindung und den im Partikel vorhandenen anorganischen Salzen. Für die Untersuchung chiraler Verbindungen im SOA wurde zunächst eine Filterextraktions¬methode entwickelt und die erhaltenen Proben anschließend mittels chiraler Hochleistungs-Flüssigchromatographie, welche an ein Elektrospray-Massenspektrometer gekoppelt war, analysiert. Der Fokus lag hierbei auf dem am häufigsten emittierten Monoterpen α-Pinen und seinem Hauptprodukt, der Pinsäure. Da bei der Ozonolyse des α-Pinens das cyclische Grund¬gerüst erhalten bleibt, können trotz der beiden im Molekül vorhanden chiralen Zentren nur zwei Pinsäure Enantiomere gebildet werden. Als Extraktionsmittel wurde eine Mischung aus Methanol/Wasser 9/1 gewählt, mit welcher Extraktionseffizienzen von 65% für Pinsäure Enan¬tiomer 1 und 68% für Pinsäure Enantiomer 2 erreicht werden konnten. Des Weiteren wurden Experimente in einer Atmosphärensimulationskammer durchgeführt, um die Produkte der α-Pinen Ozonolyse eindeutig zu charakterisieren. Enantiomer 1 wurde demnach aus (+)-α-Pinen gebildet und Enantiomer 2 entstand aus (-)-α-Pinen. Auf Filterproben aus dem brasilianischen Regenwald konnte ausschließlich Pinsäure Enantiomer 2 gefunden werden. Enantiomer 1 lag dauerhaft unterhalb der Nachweisgrenze von 18,27 ng/mL. Im borealen Nadelwald war das Verhältnis umgekehrt und Pinsäure Enantiomer 1 überwog vor Pinsäure Enantiomer 2. Das Verhältnis betrug 56% Enantiomer 1 zu 44% Enantiomer 2. Saisonale Verläufe im tropischen Regenwald zeigten, dass die Konzentrationen zur Trockenzeit im August höher waren als wäh¬rend der Regenzeit im Februar. Auch im borealen Nadelwald wurden im Sommer höhere Kon¬zentrationen gemessen als im Winter. Die Verhältnisse der Enantiomere änderten sich nicht im jahreszeitlichen Verlauf. Die Bestimmung der Henry-Konstanten von Glyoxal bei verschiedenen Saataerosolen, nämlich Ammoniumsulfat, Natriumnitrat, Kaliumsulfat, Natriumchlorid und Ammoniumnitrat sowie die irreversible Produktbildung aus Glyoxal in Anwesenheit von Ammoniak waren Forschungs¬gegenstand einer Atmosphärensimulationskammer-Kampagne am Paul-Scherrer-Institut in Villigen, Schweiz. Hierzu wurde zunächst das zu untersuchende Saataerosol in der Kammer vorgelegt und dann aus photochemisch erzeugten OH-Radikalen und Acetylen Glyoxal er¬zeugt. Für die Bestimmung der Glyoxalkonzentration im Kammeraerosol wurde zunächst eine beste¬hende Filterextraktionsmethode modifiziert und die Analyse mittels hochauflösender Mas¬senspektrometrie realisiert. Als Extraktionsmittel kam 100% Acetonitril, ACN zum Einsatz wo¬bei die Extraktionseffizienz bei 85% lag. Für die anschließende Derivatisierung wurde 2,4-Di¬nitrophenylhydrazin, DNPH verwendet. Dieses musste zuvor drei Mal mittels Festphasenex¬traktion gereinigt werden um störende Blindwerte ausreichend zu minimieren. Die gefunde¬nen Henry-Konstanten für Ammoniumsulfat als Saataerosol stimmten gut mit in der Literatur gefundenen Werten überein. Die Werte für Natriumnitrat und Natriumchlorid als Saataerosol waren kleiner als die von Ammoniumsulfat aber größer als der Wert von reinem Wasser. Für Ammoniumnitrat und Kaliumsulfat konnten keine Konstanten berechnet werden. Alle drei Saataerosole führten zu einem „Salting-in“. Das bedeutet, dass bei Erhöhung der Salzmolalität auch die Glyoxalkonzentration im Partikel stieg. Diese Beobachtungen sind auch in der Litera¬tur beschrieben, wobei die Ergebnisse dort nicht auf der Durchführung von Kammerexperi¬menten beruhen, sondern mittels bulk-Experimenten generiert wurden. Für die Trennung der Imidazole wurde eine neue Filterextraktionsmethode entwickelt, wobei sich ein Gemisch aus mit HCl angesäuertem ACN/H2O im Verhältnis 9/1 als optimales Extrak¬tionsmittel herausstellte. Drei verschiedenen Imidazole konnten mit dieser Methode quanti¬fiziert werden, nämlich 1-H-Imidazol-4-carbaldehyd (IC), Imidazol (IM) und 2,2‘-Biimidazol (BI). Die Effizienzen lagen für BI bei 95%, für IC bei 58% und für IM bei 75%. Kammerexperimente unter Zugabe von Ammoniak zeigten höhere Imidazolkonzentrationen als solche ohne. Wurden die Experimente ohne Ammoniak in Anwesenheit von Ammoni¬umsulfat durchgeführt, wurden höhere Imidazol-Konzentrationen gefunden als ohne Ammo¬niumionen. Auch die relative Luftfeuchtigkeit spielte eine wichtige Rolle, da sowohl eine zu hohe als auch eine zu niedrige relative Luftfeuchtigkeit zu einer verminderten Imidazolbildung führte. Durch mit 13C-markiertem Kohlenstoff durchgeführte Experimente konnte eindeutig gezeigt werden, dass es sich bei den gebildeten Imidazolen und Glyoxalprodukte handelte. Außerdem konnte der in der Literatur beschriebene Bildungsmechanismus erfolgreich weiter¬entwickelt werden. Während der CYPHEX Kampagne in Zypern konnten erstmalig Imidazole in Feldproben nach¬gewiesen werden. Das Hauptprodukt IC zeigte einen tageszeitlichen Verlauf mit höheren Kon¬zentrationen während der Nacht und korrelierte signifikant aber schwach mit der Acidität und Ammoniumionenkonzentration des gefundenen Aerosols.

Rapid microwave-assisted synthesis of Mn3O4–graphene nanocomposite and its lithium storage properties

A nanocomposite of Mn3O4 wrapped in graphene sheets (GSs) was successfully synthesized via a facile, effective, energy-saving, and scalable microwave hydrothermal technique. The morphology and microstructures of the fabricated GS–Mn3O4 nanocomposite were characterized using various techniques. The results indicate that the particle size of the Mn3O4 particles in the nanocomposite markedly decreased to nearly 20 nm, significantly smaller than that for the bare Mn3O4. Electrochemical measurements demonstrated a high specific capacity of more than 900 mA h g−1 at 40 mA g−1, and excellent cycling stability with no capacity decay can be observed up to 50 cycles. All of these properties are also interpreted by experimental studies and theoretical calculations.

Preparation, structure, microwave absorption and other properties of the 125K superconductor Tl2Ca2Ba2Cu3O10+δ*1

It is shown that Tl2Ca2Ba2Cu3O10+δ (2223), the n=3 member of the Tl2O2. Can�1Ba2CunO2n+2 family shows a Tc (zero-resistance) of 125K (onset 140K) only when it is prepared by the sealed tube ceramic method starting from the 1313 composition. The structure is orthorhombic (Image compared to 30� of 2122), but electron diffraction patterns show two possible orthorhombic structures. Lattice images show the expected local structure and also the presence of dislocations and intergrowths. Both 2223 and 2122 oxides absorb microwaves (9.1GHz) intensely in the superconducting state, with some hysteresis. XPS measurements show Cu mainly in the 1+ state, suggesting the important role of oxygen holes.

Comparison of the effect of processing parameters and degradation on the DC and microwave properties of thin films and polycrystalline bulk high-Tc superconducting materials

The sharp increase in microwave power loss (the reverse of what has previously been reported) at the transition temperature in high-Tc superconducting systems such as YBaCu oxide (polycrystalline bulk and thin films obtained by the laser ablation technique) and BiPbSrCaCu oxide is reported. The differences between DC resistivity ( rho ) and the microwave power loss (related to microwave surface resistance) are analysed from the data obtained by a simultaneous measurement set-up. The influence of various parameters, such as preparation conditions, thickness and aging of the sample and the probing frequency (6-18 GHz), on the variation of microwave power loss with temperature is outlined.

Effect of TiO2 on electrical and magnetic properties of Ni0.35Cu0.12Zn0.35Fe2O4 synthesized by the microwave-hydrothermal method

The nanocomposites of xTiO(2)+(1-x)Ni0.53Cu0.12Zn0.35Fe2O4 (where 0 <= x >= 1) were prepared using microwave hydrothermal (M H) method at 165 degrees C/45 min. The as-synthesized powders were characterized using X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The particle size of the powder varies from 18 to 35 nm. The as prepared powders were densified at 500 degrees C/30 min using microwave sintering method. The sintered composites were characterized by XRD and scanning electron microscopy (SEM). The bulk densities of the present composites were increasing with the addition of TiO2. The grain sizes of all the composite vary between 65 nm and 90 nm. The addition of TiO2 to ferrite increased the dielectric properties (epsilon' and epsilon `') also the resonant frequency of all the composites was found to be greater than 1 GHz. The imaginary part of permeability mu `' was found to increase with an increase of TiO2.

Pr6O11 micro-spherical nano-assemblies: microwave-assisted synthesis, characterization and optical properties

We report the synthesis of Pr6O11 microspheres self-assembled from ultra-small nanocrystals formed by the microwave irradiation of a solution of a salt of Pr in ethylene glycol (EG). The as-prepared product consists of microspheres measuring 200 to 500 nm in diameter and made of <5 nm nano-crystallites. The surface of these microspheres/nanocrystals is covered/capped with an organic layer of ethylene glycol as shown by TEM analysis and confirmed by IR spectroscopy measurements. The as-prepared product shows blue-green emission under excitation, which changes to orange-red when the product is annealed in air at 600 degrees C for 2 h. This change in luminescence behaviour can be attributed to presence of ethylene glycol layer in the as-prepared product. The samples were characterized by X-ray powder diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), IR Spectroscopy (IR), transmission electron microscopy (TEM), and thermogravimetric analysis (TGA). (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Multiferroic properties of microwave sintered BaTiO3-SrFe12O19 composites

The composites of xSrFe(12)O(19)-(1-x) BaTiO3 where x=0, 0.1, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9 and 1were prepared by Sol gel method and consequently densified at 1100 degrees C/90 min using microwave sintering method. The phase formation and diphase microstructure of the composite samples was examined by X-ray diffraction and field emission electron microscope (FESEM), respectively. The effects of constituent phase variation on the ferroelecrric, dielectric and magnetic properties were examined. It was observed that with a decrease of x, the Curie temperature shifted towards low temperature side. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.

Structural, Magnetic, and Electrical Properties of Microwave-Sintered Cr3+-Doped Sr Hexaferrites

SrCrxFe12-xO19 (x = 0.0, 0.1, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9) hexaferrites were prepared by a microwave-hydrothermal method and subsequently sintered at 950 degrees C for 90 min using the microwave sintering method. The results show that, with increasing Cr3+ content, the lattice parameters changed anisotropically. The average grain sizes of sintered samples were in the range of 280 nm to 660 nm. The saturation magnetization systematically decreased with increasing Cr3+ doping, but the coercivity values increased. The electrical resistivity (log rho) decreased linearly with increasing temperature up to a certain temperature known as the transition temperature (T-c), and T-c decreased with further increase (x>0.5) of the Cr3+ content. This decrease in log rho and the activation energy (E-g) is due to electron hopping and occupancy of doped ions at different lattice sites. We found that the dielectric constant and dielectric loss for all the samples decreased with the Cr3+ content. The structural, magnetic, and electrical properties of Cr3+-doped SrFe12O19 hexaferrites have thus been investigated.

Structural and magnetic properties of Dy3+ doped Y3Fe5O12 for microwave devices

The Dy3+ doped Y3-xDyxFe5O12 (x=0-3) nanopowders were prepared using microwave hydrothermal route. The structural and morphological studies were analyzed using transmission electron microscope, X-ray diffractometer and field emission scanning electron microscope. The nanopowders were sintered at 900 degrees C/90 min using microwave furnace. Dense ceramics with theoretical density of around 95% was obtained. Ferro magnetic resonance (FMR) spectrum and microwave absorption spectrum of Dy3+ doped YIG were studied, the signal exhibits a resonance character for all Dy3+ variations. It was observed that the location of the FMR signal peak at the field axes monotonically shifts to higher field with increasing Dy3+ content. The dielectric and magnetic properties (epsilon', epsilon `', mu' and mu `') of Dy3+ doped YIG were studied over a wide range of frequency (1-50 GHz). With increase of Dy3+ both epsilon' and mu' decreased. The low values of dielectric, magnetic properties and broad distribution of FMR line width of these ceramics are opening the real opportunity to use them for microwave devices above K- band frequency. (C) 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Microwave power effects on the properties of phosphorus-doped SiC:H films prepared using ECR-CVD

There has been a growing interest in hydrogenated silicon carbide films (SiC:H) prepared using the electron cyclotron resonance-chemical vapour deposition (ECR-CVD) technique. Using the ECR-CVD technique, SiC:H films have been prepared from a mixture of methane, silane and hydrogen, with phosphine as the doping gas. The effects of changes in the microwave power (from 150 to 900 W) on the film properties were investigated in a series of phosphorus-doped SiC:H films. In particular, the changes in the deposition rate, optical bandgap, activation energy and conductivity were investigated in conjunction with results from Raman scattering and Fourier transform infra-red (FTIR) analysis. It was found that increase in the microwave power has the effect of enhancing the formation of the silicon microcrystalline phase in the amorphous matrix of the SiC:H films. This occurs in correspondence to a rapid increase in the conductivity and a reduction in the activation energy, both of which exhibit small variations in samples deposited at microwave powers exceeding 500 W. Analysis of IR absorption results suggests that hydrogen is bonded to silicon in the Si-H stretching mode and to carbon in the sp3 CHn rocking/wagging and bending mode in films deposited at higher microwave powers.

Microwave synthesis of fluorescent carbon nanoparticles with electrochemiluminescence properties

We present a facile, economical microwave pyrolysis approach to synthesize fluorescent carbon nanoparticles with electrochemiluminescence properties.

Rational Design, Synthesis, and Optical Properties of Film-Forming, Near-Infrared Absorbing, and Fluorescent Chiromophores with Multidonors and Large Heterocyclic Acceptors

A new series of film-forming, low-bandgap chromophores (1a,b and 2a,b) were rationally designed with aid of a computational study., and then synthesized and characterized. To realize absorption and emission above the 1000 nm wavelength, the molecular design focuses on lowering the LUMO level by fusing common heterocyclic units into a large conjugated core that acts an electron acceptor and increasing the charge transfer by attaching the multiple electron-donating groups at the appropriate positions of the acceptor core. The chromophores have bandgap levels of 1.27-0.71 eV, and accordingly absorb at 746-1003 nm and emit at 1035-1290 nm in solution. By design, the relatively high molecular weight (up to 2400 g mol(-1)) and non-coplanar structure allow these near-infrared (NIR) chromophores to be readily spin-coated as uniform thin films and doped with other organic semiconductors for potential device applications. Doping with [6,6]-phenyl-C-61 butyric acid methyl ester leads to a red shift in the absorption on]), for la and 2a. An interesting NIR electrochromism was found for 2a, with absorption being turned on at 1034 nm when electrochemically switched (at 1000 mV) from its neutral state to a radical cation state. Furthermore, a large Stokes shift (256-318 nm) is also unique for this multidonor-acceptor type of chromophore.