J 2020

A sustainable reaction process for phase pure LiFeSi2O6 with goethite as an iron source

SKURIKHINA, O., M. SENNA, M. FABIÁN, R. WITTE, R. TARASENKO et. al.

Basic information

Original name

A sustainable reaction process for phase pure LiFeSi2O6 with goethite as an iron source

Name in Czech

Udržitelný reakční proces pro fázově čistý LiFeSi2O6 s goethitem jako zdrojem železa

Authors

SKURIKHINA, O. (703 Slovakia, guarantor), M. SENNA (392 Japan), M. FABIÁN (703 Slovakia), R. WITTE (276 Germany), R. TARASENKO (703 Slovakia), V. TKÁČ (703 Slovakia), M. ORENDÁČ (703 Slovakia), M. KAŇUCHOVÁ (703 Slovakia), V. GIRMAN (703 Slovakia), E. TÓTHOVÁ (703 Slovakia), Marta HARNIČÁROVÁ (203 Czech Republic, belonging to the institution), Jan VALÍČEK (203 Czech Republic, belonging to the institution) and Vladimír ŠEPEĽÁK (703 Slovakia, belonging to the institution)

Edition

Ceramics International, Nizozemsko, Elsevier Ltd, 2020, 0272-8842

Other information

Language

English

Type of outcome

Článek v odborném periodiku

Field of Study

20500 2.5 Materials engineering

Country of publisher

Netherlands

Confidentiality degree

není předmětem státního či obchodního tajemství

References:

RIV identification code

RIV/75081431:_____/20:00001762

Organization unit

Institute of Technology and Business in České Budějovice

DOI

UT WoS

000533511200064

Keywords (in Czech)

Goethite; LiFeSi2O6; Mechanochemistry; Mössbauerova spektroskopie; Reaktivita pevné směsi

Keywords in English

Goethite; LiFeSi2O6; Mechanochemistry; Mössbauer spectroscopy; Reactivity of solid mixture

Tags

Změněno: 8/6/2020 12:33, Kateřina Nygrýnová

Abstract

ORIG CZ

V originále

Lithium-iron methasilicate (LiFeSi2O6, LFS), a member of clinopyroxene family, is an attractive compound for its multiferroic properties and applicability in energy-related devices. Conventional preparative method requires heating at elevated temperatures for long periods of time, with inevitable severe grain growth. We demonstrate that a-FeO(OH) (goethite) is superior as an iron source toward phase pure LFS over conventional hematite, a-Fe2O3. The exact phase purity, i.e., no trace of iron containing reactant, is confirmed in the goethite-derived LFS by 57Fe Mössbauer spectroscopy. The grain growth of LFS during heating is suppressed to keep its crystallite size of 120 nm. Higher reactivity of goethite in comparison with hematite is mainly attributed to the dehydration of goethite, which in our case was accelerated by Li2O. Related reaction mechanisms with the possible product pre-nucleation during mechanical activation are also mentioned. The magnetic properties of goethite-derived LFS are equivalent to those prepared via a laborious solid-state route. Thus, the presented preparative method offers a more sustainable route than conventional processing, and thus enables practical application of LFS. © 2020 Elsevier Ltd and Techna Group S.r.l.

In Czech

Metasilikát lithium-železo (LiFeSi2O6, LFS), člen rodiny clinopyroxenů, je atraktivní složkou pro své multiferroické vlastnosti a použitelnost v energetických zařízeních. Konvenční preparativní metoda vyžaduje zahřívání na zvýšené teploty po dlouhou dobu, s nevyhnutelným prudkým růstem zrna. Ukázali jsme, že a-FeO (OH) (goethit) je lepší než zdroj železa vůči fázově čistému LFS než konvenční hematit, a-Fe2O3. Přesná fázová čistota, tj. Žádná stopa reaktivního činidla obsahujícího železo, je potvrzena v LFS odvozeném od goethitu pomocí Mössbauerovy spektroskopie 57Fe. Růst zrn LFS během zahřívání je potlačen, aby byla zachována jeho velikost krystalitů 120 nm. Vyšší reaktivita goethitu ve srovnání s hematitem je způsobena hlavně dehydratací goethitu, která byla v našem případě urychlena Li2O. Rovněž jsou zmíněny související reakční mechanismy s možnou pre-nukleace produktu během mechanické aktivace. Magnetické vlastnosti LFS odvozeného od goethitu jsou rovnocenné vlastnostem připraveným pracnou cestou v pevném stavu. Předkládaná preparativní metoda tedy nabízí udržitelnější cestu než konvenční zpracování a umožňuje tak praktické použití LFS. © 2020 Elsevier Ltd a Techna Group S.r.l.