Microsoft Word Ksi\271\277ka abstrakt\363w doc

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
196
T1: P–63 
Spectroscopic structural studies of yttria co-doped with Nd
3+
 and La
3+
 
synthesized by means of EDTA gel processing 
 
Michał Bobruk
1
, Anna Adamczyk
1
, Andrzej Kruk
2
, and Tomasz Brylewski
1
 
 
1
 Material Science and Ceramics Department, AGH University of Science and Technology, Al. 
Mickiewicza 30, 30-059 Cracow, Poland, e-mail: [e-mail] 
2
 University of Information Technology and Management, ul. Sucharskiego 2, 35-225 Rzeszów, 
Poland 
 
 
New materials and manufacturing methods are developed to meet the current scientific and 
technological  needs.  Such  materials  include  polycrystalline  yttrium  oxide  –  Y
2
O
3
.  It  is  a  very 
promising  compound  owing  to  its  high  melting  point  of  ca.  2450°C,  good  chemical  stability, 
relatively  good  mechanical  properties,  and  a  low  thermal  expansion  coefficient.  Its 
advantageous  properties  enable  various  applications,  which  include  materials  for  sight  glasses 
operating in aggressive environments and at high temperatures [1, 2].  
 
In  this  work,  spectroscopic  studies  of  the  microstructure  of  yttria  co-doped  with  Nd
3+
  and 
La
3+
  were  conducted  to  establish  the  influence  of  the  concentration  of  the  components 
introduced into the crystal lattice of Y
2
O
3
. Theoretically, for Y
2
O
3
, it is possible to observe 16 IR 
spectroscopic active vibrations, 22 Raman spectroscopic active ones, and 22 inactive vibrations 
in  the  above-mentioned  spectroscopy  types.  In  the  measured  FTIR  spectra  of  pure  yttria  and 
yttria  co-doped  with  Nd
3+
  and  La
3+
,  there  are  three  main  regions  where  bands  specific  to 
particular  vibrations  are  observed.  At  about  3500  cm
–1
,  bands  typical  of  OH  group  vibrations 
occur, while in the range of 1700–900 cm
–1
, bands attributed to the vibrations of CO
2
, H
2
O and 
CO
3
2–
 groups are observed. The third region covers the range of 600–400 cm
–1
, i.e. the region of 
pseudolattice  vibrations.  Main  bands  specific  to  the  vibrations  of  yttria's  crystal  lattice  are 
located  at  565,  464,  417  cm
–1
  (more  intensive  bands)  and  at  515,  490,  and  445  cm
–1
  (weaker 
ones).  When  Nd
3+
  and  La
3+
  ions  were  incorporated  into  the  yttria  structure,  bands  in  the  last 
mentioned range shifted to lower wavelengths. The same effect was also observed in the Raman 
spectra,  where  only  bands  specific  to  Y
2
O
3
  were  observed  (seven  bands  of  5Fg,  Eg  and  Ag 
symmetry).  
 
The presence of bands specific to the Y
2
O
3
 structure in both FTIR and Raman effect spectra 
confirms the crystallization of the Y
2
O
3
 type structure in the case of all synthesized samples and 
the complete incorporation of the added Nd
3+
 and La
3+
 ions into this structure. 
 
Keywords: Y
2
O
3
; microstructure; wet chemistry method; FTIR spectroscopy; Raman spectroscopy  
 
Acknowledgment 
The financial support of the AGH University of Science and Technology, Grant No. 11.11.160.767. 
 
References  
[1]  H. Eilers, J. Eur. Ceram. Soc. 27 (2007) 4711.  
[2]  A.  Wajler,  H.  Węglarz,  H.  Tomaszewski,  M.  Możdżonek,  A.  Sidorowicz,  Z.  Librant,  Ceramics 
Materials 64 (2012) 108. 
 
 
 
 
 

---

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
 
197
T1: P–64 
The influence of sol concentration on the properties of layers deposited 
on the metal substrate 
 
Magdalena Rokita
1 
 
1 
AGH University of Science and Technology, Department of Material Science and Ceramics, 30-059 
Kraków, al. Mickiewicza 30, Poland, e-mail: [e-mail] 
 
 
Covering the metal material with the sol layer enables modification of the properties of the 
substrate. Rendering such bioproperties to the metallic base as biocompatibility and bioactivity 
is desirable, with the advantageous mechanical properties of the metal substrate preserved. The 
necessary condition is good adhesion of the layer to the substrate. 
 
Production  of  the  silicate  layers  on  the  Ti6Al4V  alloy  substrate  in  two  stages  has  been 
planned. The Si–Ti sol was prepared as the sol applied directly on that metallic base, produced 
from organic derivatives of silicon and titanium: Si(OC
2
H
5
)
4
 and Ti(OC
3
H
7
)
4
. The series of sols 
on the  proper Si–Ca layer was prepared from the  organic  derivative of silicon Si(OC
2
H
5
)
4
 and 
inorganic of calcium CaCl
2
.2H
2
O, retaining the fixed mole ratio Si:Ca of 75:25 and changing the 
concentration of the sols with addition of various volumes of the solvent.  
 
The  prepared  sols  were  applied  on  the  Ti
6
Al
4
V  substrates  with  the  dip-coating  method,  to 
receive the coats with the double Si–Ti sublayer and a varied number of the proper Si–Ca layers. 
The  layers  were  fixed  during  heat  processing  at  the  temperature  of  600°C  in  the  argon 
atmosphere.  
 
The  resulting  samples  were  subjected  to  IR  spectroscopic  examinations,  XRD  tests  and 
scanning microscopy with EDX. XRD tests confirmed the amorphic nature of the layers heated 
for 1 h, irrespective of the concentrations of the applied sols and the number of the layers. For 
the  samples  heated  for  a  longer  time,  the  beginning  of  crystallisation  of  wollastonite  was 
observed. Observations  of morphology of the surface of the samples showed that the resulting 
coats are  compact  and have  the float  nature sized  from ca.  5  to ca. 60 µm,  and the  multilayer 
nature  of  the  coat  prevents  opening  of  the  clean  substrate  places  of  float  cracking.  X-ray 
microanalysis  showed  that  the  proper  coats  include  silicon  and  calcium,  and  the  content  of 
calcium was lower than compared with the assumed value. 
 
The  thorough  analysis  of  IR  spectroscopic  spectra  was  conducted  for  all  the  resulting 
samples. Systematic shift of the bands was observed related to the change in the concentration of 
the sols. The conducted analyses allowed to select the beneficial concentrations of the sols and 
to optimise the process of their synthesis.  
 
Keywords: silica layers; IR spectra; sol-gel method  
 
Acknowledgment 
This work was funded under project no. 11.11.160.767 at the AGH University of Science and Technology 
in Krakow. 
 
References  
[1]  M. Rokita, W. Mozgawa, A. Adamczyk, J. Mol. Str. 1070 (2014) 125. 
[2]  A. Adamczyk, M. Rokita, J. Mol. Str. 1114 (2016) 171. 
 
 
 
 
 

---