Synthesis of Fe/Ti oxides from a single source alkoxide precursor under inert atmosphere

The heterometal alkoxide [FeCl{Ti2(OPr i)9}] (1) was employed as a single source precursor for the preparation of Fe/Ti oxides under inert atmosphere. Three different synthetic procedures were adopted in the processing of 1, either employing aqueous HNO3 or HCl solutions, or in the absence of mineral acids. Products were characterised by powder X-ray diffractometry, scanning electron microscopy combined with energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM/EDS) and Raman, electron paramagnetic resonance (EPR) and Mössbauer spectroscopies. Oxide products contained titanium(IV) and either iron(III) or iron(II), depending on reaction conditions and thermal treatment temperatures. An interesting iron(III)→iron(II) reduction was observed at 1000 ºC in the HNO3-containing system, leading to the detection of ilmenite (FeTiO3). SEM/EDS studies revealed a highly heterogeneous metal distribution in all products, possibly related to the presence of a significant content of carbon and of structural defects (oxygen vacancies) in the solids.

Near zero magnetostriction of Fe-Ti alloys

Fe(100-x)Ti(x) alloys (x = 10, 15, 20) were studied with respect to their microstructure and magnetostriction. Depending on heat treatment temperature and composition, the sample retained either the alpha-phase (A2 structure) or the alpha-phase plus the TiFe(2) Laves phase (C14 structure). The saturation magnetostriction measured at 238K is negative, about -11 ppm. However, for fields up to 0.4 T the magnetostriction is barely zero, a very interesting result. High values of magnetostriction are of interest for applications mainly in sensors and actuators, but zero magnetostriction is also a remarkable property, desirable for many applications such as electric transformers and fluxgate sensor cores. Therefore, the Fe(100-x)Ti(x) (x < 20 at%) are an attractive option to be considered for these applications.

Magnetostriction of Fe-Ti Alloys

Longitudinal and transverse magnetostriction measurements were performed on polycrystalline Fe(100-x)Ti(x) alloys, for a large Ti concentration range, from x = 8.8 to 34.7 at.%. Our results showed that substituting Fe by Ti does not significantly enhance the magnetostriction. For all Ti concentrations in the magnetically saturated state, the longitudinal magnetostriction values vary from -2 x 10(-6) to 6 x 10(-6). On the other hand, Fe(100-x)Ti(x) alloys exhibit a large forced volume magnetostriction, which increases with increasing Ti-concentration. The magnetostriction behavior could be explained considering investigations of the hyteresis loops and the microstructure.

Major- and trace-element composition of olivine, perovskite, clinopyroxene, Cr-Fe-Ti oxides, phlogopite and host kamafugites and kimberlites, Alto Paranaiba, Brazil

An integrated whole-rock petrographic and geochemical study has been carried out on kamafugites and kimberlites of the Late Cretaceous Alto Paranaiba igneous province, in Brazil, and their main minerals, olivine, clinopyroxene, perovskite, phlogopite, spinels and ilmenite. Perovskite is by far the dominant repository for light lanthanides, Nb, Ta, Th and U, and occasionally other elements, reaching concentrations up to 3.4 x 10(4) chondrite values for light lanthanides and 105 chondrite for Th. A very strong fractionation between light and heavy lanthanides (chondrite-normalized La/Yb from similar to 175 to similar to 2000) is also observed. This is likely the first comprehensive dataset on natural perovskite. Clinopyroxene has variable trace-element contents. likely due to the different position of this phase in the crystallization sequence; Sc reaches values as high as 200 ppm whereas the lanthanides show very variable enrichment in light over heavy REE, and commonly show a negative Eu anomaly. The olivine, phlogopite (and tetra-ferriphlogopite), Cr-Ti oxide and ilmenite are substantially barren minerals for lanthanides and most other trace elements, with the exception of Ba, Cs and Rb in mica, and V, Nb and Ta in ilmenite. Estimated mineral/whole-rock partition coefficients for lanthanides in perovskite are similar to previous determinations, though much higher than those calculated in experiments with synthetic compositions, testifying once more to the complex behavior of these elements in a natural environment. The enormous potential for exploitation of lanthanides, Th, U and high-field-strength elements in the Brazilian kamafugites, kimberlites and related rocks is clearly shown.

Untersuchungen zur Löslichkeit von Kobalt und Eisen in TiO 2-Bulk sowie in TiO 2-Nanoproben und deren Einfluss auf die magnetischen Eigenschaften

Co- und Fe-dotierte Rutil- und Anatas-Bulkproben wurden über einen Sol-Gel Prozess und anschließende thermische Behandlung dargestellt und auf ihre Zugehörigkeit zu der Gruppe der verdünnten magnetischen Oxide untersucht. Die Untersuchungen der dotierten Rutil-Proben mittels Röntgenbeugung, Elektronenmikroskopie und magnetischen Methoden zeigen, dass die Löslichkeit von Co und Fe in der TiO2-Modifikation Rutil sehr gering ist. Oberhalb von 1at% Co bzw. Fe wird neben Rutil die Bildung der Oxide CoTiO3 bzw. Fe2TiO5 beobachtet. Weitere thermische Behandlung im Argon-H2-Strom führte aufgrund der Bildung von metallischem Co bzw. Fe zu einem ferromagnetischen Verhalten. Die TiO2-Modifikation Anatas besitzt eine höhere Löslichkeit, so dass erst oberhalb von 4at% Co bzw. 10at% Fe die Phasen Co3O4 bzw. FeTiO3 neben Anatas auftreten. Entsprechende Proben zeigen ein paramagnetisches Verhalten. Oberhalb der Löslichkeitsgrenze führt die Reduktion im Argon-H2-Strom zu einem ferromagnetischen Verhalten, welches auf metallisches Co bzw. Fe zurückzuführen ist. Analog zu den Bulkproben wurden Co- und Fe-dotierte TiO2-Nanodrähte hergestellt. Das magnetische Verhalten der Fe-dotierten TiO2-Nanodrähte entspricht dem der Fe-dotierten Anatas-Bulkproben. Dagegen führt die Co-Dotierung nicht zu einem Einbau in die TiO2-Nanodrähte, sondern zur Bildung von CoOx-Nanopartikeln. Die entsprechenden Proben zeigen ein schwach ferromagnetisches Verhalten. Dies ist jedoch nicht auf eine ferromagnetische Dotierung der TiO2-Nanodrähte zurückzuführen, sondern auf nicht kompensierte Momente an den Oberflächen der als Verunreinigungen auftretenden CoOx-Nanopartikel. Zusammenfassend wird festgestellt, dass die Löslichkeit von Co und Fe in TiO2 für die Ausbildung eines ferromagnetischen Verhaltens zu gering ist. Der beobachtete Ferromagnetismus lässt sich eindeutig auf magnetische Verunreinigungen zurückführen. Somit können die dotierten TiO2 Proben nicht den verdünnten magnetischen Oxiden zugeordnet werden.