Investigation of the impact of cobalt ion doping on the synthesis and structure of magnesium orthoborate ceramic powders

Bu tezde, katkısız ve kobalt iyonu katkılı nano boyutlu magnezyum ortoborat seramik tozlarının üretimi, geleneksel katı hal sentez tekniği kullanılarak gerçekleştirildi. Kobalt içeren magnezyum ortoboratlar, başlangıç malzemesi olarak Mg(NO3)2.6H2O, 5% fazla H3BO3 ve kobalt nitrat Co(NO3)2.6H2O kullanılarak hazırlandı. Mg3-xCox(BO3)2 (x: 0.005, 0.01, 0.025, 0.05, 0.075, 0.500, 1.000, 1.500, 2.000, 2.500) formülü ile verilen kotoit tipi magnezyum boratların elde edilmesinde kobalt metal iyonunun farklı konsantrasyonları kullanılmıştır. Sentezlenen ürünlerin yapısal özelliklerine farklı konsantrasyonlarda kobalt metalinin etkisi, XRD tekniği ile incelenmiştir. XRD verileri incelendiğinde, 900oC de ortorombik kristal sisteminde elde edilen kotoit yapılı boratlı malzemelerde, düşük miktarda katkılanan Co(II) iyonunun, kotoidin kristal yapısında herhangi bir değişiklik yapmadığı gözlenmiştir. Ancak kobalt iyonu içeriği arttıkça kobalt ortoboratın (Co₃(BO₃)₂) oluşumu belirgin hale gelmiştir. Ayrıca FTIR tekniği ortoboratların tüm karakteristik bantlarının 2000–500 cm−1 arasında gözlendiğini ortaya çıkarmıştır. DRS çalışmalarına göre tüm bileşiklerin absorbans spektrumları 250 ve 335 nm'de iki bant göstermiştir. Kobalt içeren magnezyum ortoborat örneklerinin UV bant pozisyonlarının saf Mg₃(BO₃)₂) ile karşılaştırıldığında farklı dalga boylarına kaydığı gözlemlenmiştir. Ayrıca, kobalt içeren kotoit tipi magnezyum ortoborat seramik tozlarının termal özellikleri de, TG/DTA teknikleri kullanılarak incelenmiş ve bu çalışmada hazırlanan tüm ortoborat ürünleri için 1390°C civarında endotermik bir pikin varlığı saptanmıştır.