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

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
64 
T1: O–22 
Effect of thermal processing on the structural characteristics 
of fly ashes 
 
Wojciech Wons
1
, Karol Rzepa
1
,  Manuela Reben
1
, and Paweł Murzyn
1
 
 
1 
Faculty of Materials Science and Ceramics, AGH University of Science and Technology, al. 
Mickiewicza 30, 30-059 Cracow, Poland, e-mail: [e-mail] 
  
 
This  work  investigated  the  course  of  fly  ashes  glassy  phase  crystallization  in  terms  of 
structural and thermal changes. On the basis of XRD studies the olivine and plagioclases phases 
are  formed  after  the  second  step  of  the  heat  treatment.  XRD/Rietveld  analysis  confirmed 
increased  amount  of  mullite.  The  occurrence  of  crystallizing  phases  depends  on  the  chemical 
composition of fly ash.  It was observed that under the heat treatment of fly ashes with a small 
amount of modifying oxides a larger mullite superstructure appeared, what does not favor the Ca 
rich  plagioclases  formation.  The  structural  changes  upon  the  heat  treatment  of  fly  ashes  were 
studied by means of 27 Al MAS NMR and FTIR spectroscopy. On the basis of NMR studies it 
has  been  confirmed  that  aluminum  ions  in  devitrified  glassy  phase  occurred  only  in  the 
tetrahedral positions. Due to lack of Al
3+
 the mullite superstructure formation and the formation 
of a new crystalline phases (plagioclases) are competitive reactions.  
 
Keywords: fly ash; mullite; plagioclase; olivine; crystallization process 
 
 
References  
[1]  S.M. Shaheen, P.S. Hooda, C.D. Tsadilas, Opportunities and challenges in the use of coal fly ash for 
soil improvements A review,  J. Environ. Manag. 145 (2014) 249. 
[2]  P. Kunath-Fandrei, G. Losso, P. Hildmann, B. Schneider, H. Jäger, Am. Mineral. 83 (1998) 1266. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

---

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
 
65
T1: O–23 
Sol-gel-derived bioactive glasses doped with L-ascorbic acid 
 
Marta Szalkowska
1
, Beata Borak
1
, Anna Łukowiak
2
, Maciej Ptak
2
, 
Bartosz Babiarczuk
1
, and Justyna Krzak
1
 
 
1 
Department of Mechanics, Materials Science and Engineering, Wroclaw University of Science and 
Technology, Wroclaw, Poland, e-mail: [e-mail] 
2 
Institute of Low Temperature and Structure Research, PAS, Wroclaw, Poland 
 
 
Bioactive  glasses  are  biocompatible  materials  which  in  biological  conditions  (real  or 
simulated)  are  capable  to  form  on  the  glass  surface  a  layer  of  hydroxycarbonate  apatite  – 
compound which is a natural component of bones. They are used in implantology, for example, 
to enable to bind metallic surface with bone. Sol–gel-derived glasses are also ideal as carriers of 
active compounds.  
 
In  the  reported  studies,  the  vitamin-doped  bioglasses  are  not  extensively  described. 
Therefore,  it  was  interesting  for  authors  to  study,  among  others,  the  glasses  doped  with  L-
ascorbic  acid  (vitamin  C).  This  is  a  pharmacologically  active  compound  that  has  a  number  of 
beneficial  properties,  such  as  healing  of  wounds  and  strengthening  the  body's  resistance  to 
infection. This antioxidant also accelerates bone coalescence. 
 
The authors presented the results of the functionalization of sol-gel silica-based glasses by L-
ascorbic acid. Due to the sol-gel oxides inactivity in relation to the dopant and also due to the 
lack  of  destructive  interaction  with  substrates,  silica-based  glasses  seems  to  be  the  proper 
matrices  for  organic  active  substance.  By  using  proper  synthesis  conditions  (catalyst,  reagents 
volumes  and  ratio),  samples  were  prepared  both  in  the  form  of  nanoparticles  and  layers.  For 
both form of oxides spectrophotometric measurements were performed. The chemical structure 
and  composition  of  the  materials  were  evaluated  based  on  Raman  and  FTIR  spectra.  The 
presence and release of L-ascorbic acid was controlled by the absorption measurements. 
 
The results indicate that obtained oxides matrices have the effect  of prolonging the release 
time of used active substance (L-ascorbic acid). 
 
Keywords: bioactive glass, L-ascorbic acid, sol–gel 
 
Acknowledgment 
This  research  was  partly  supported  by  the  National  Science  Centre  research  grant  No. 
2016/22/E/ST5/00530  and  by  Ministry  of  Science  and  Higher  Education Republic  of  Poland  project  No. 
0401/0070/16. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

---

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
66 
T1: O–24 
The influence of ZrO
2
 precursor type on the structure 
of ZrO
2
-TiO
2
-SiO
2
 gels and selected thin films 
 
Anna Adamczyk
1 
 
1 
Faculty of  Materials Science and Ceramics, AGH University of Science and Technology, 
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Cracow, Poland, e-mail: [e-mail] 
 
 
The zirconia-silica  materials posses  valuable properties but  usually are synthesized in  high 
temperature processes. The sol-gel method enables to obtain materials of the same properties but 
in much lower temperatures. As the raw materials, tetraethyl orthosilicate TEOS Si(OC
2
H
5
)
4
 and 
titanium    isopropoxide  Ti(OC
3
H
7
)
4
  as  SiO
2
  and    TiO
2
  precursors,  respectively,  were  used. 
Additionally,  different  ZrO
2
  precursors  were  applied  as:  zirconium  acetate  Zr(OOC
2
H
3
)
4
, 
zirconium  n-propoxide  Zr(OC
3
H
7
)
4
  or  zirconium  tetrabutoxide    Zr(OC
4
H
9
)
4
.    All  gels  were  of 
the  same  molar  ratio  ZrO
2
:TiO
2
:SiO
2
  =  0,.089  :  0.018  :  0.089  but  synthesized  with  different 
ZrO
2
  precursors,  organic  and  inorganic  ones  as  mentioned  above.  Because  every  precursor  of 
titania,  silica  and  zirconia  has  got  different  speeds  of  hydrolysis  and  polycondensation 
processes,  the synthesis was run under anhydrous conditions. All gels were then dried in air and 
annealed  at  500,  800  and  1200°C.  In  case  to  obtain  thin    films  basing  on  one  of  the  ZrO
2
 
precursors,  zirconium  n-propoxide  Zr(OC
3
H
7
)was  selected  and  two  sols  of  different  degree  of 
dilution but the same molar ratio of  ZrO
2
 : TiO
2
 : SiO
2
 as in gels, were prepared. Coatings were 
deposited  on  steel  substrate  by  dip  coating  technique.  To  improve  mechanical  properties  and 
adhesion, all coatings were annealed at 500°C in air. 
 
For  all  samples,  wide  structural  studies  were  carried  covering  FTIR  spectroscopy,  X  ray 
diffraction and SEM microscopy. The surface of thin films was imagined in AFM microscope to 
estimate the roughness and particles size of samples. The results allowed to study the influence 
of different type of ZrO
2
 precursor on the structure and morphology of synthesized gels and thin 
films. The special focus was put on the presence and stabilization of metastable tetragonal form 
of  ZrO
2
,  which  is  advantageous  because  of  its  valuable  properties.  The  preliminary  studies  of 
hydrophilic/hydrophobic  properties  of  thin  films  were  undertaken  by  measurements  of  the 
wetting angle values of samples. 
 
a) 
    
b) 
 
Fig. 1. SEM images of ZrO
2
-TiO
2
-SiO
2
 thin film obtained on steel, a) dried; b) annealed at 500oC in air. 
 
Keywords: ZrO
2
-TiO
2
-SiO
2
 system; sol-gel method; FTIR; X-ray diffraction; SEM, AFM  
 
Acknowledgment 
The financial support of the AGH University of Science and Technology, Grant No. 11.11.160.767. 
 

---