Doping and synthesis method effect on zirconium silicate conductivity

• Main Authors: Monrós, G., Badenes, J., Meseguer, S., Llusar, M., Martí, A. K., Gargori, C., Tena, M. A.
• Format: Article
• Language: English
• Published: Elsevier 2006-06-01
• Series: Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio
• Subjects: Zircón; ceramic pigment; solid solution; conductivity; Circón; pigmento cerámico; disolución sólida; conductividad
• Online Access: http://ceramicayvidrio.revistas.csic.es/index.php/ceramicayvidrio/article/view/308/327

The colour mechanisms of blue V- ZrSiO4 and yellow Pr- ZrSiO4 ceramic pigments which strongly depend on both fluorine addition and synthesis method, are still controversial. Complex impedance has been used as a useful tool to differentiate the materials as a function of the synthesis method, microstructure and observed colour, going deeply into the resolution of controversies about the nature of colours. Representative samples of these doping pigmenting systems prepared by both classical ceramic process and sol-gel method have been studied by complex impedance analysis. Vanadium doped zircon enhances resistivity and activation energy compared to undoped zircon powder and turkish blue vanadium-zircon obtained by addition of NaF shows the highest bulk resistivity. Activation energy and conductivity decrease for Praseodymium doped zircon compared to undoped zircon. This feature is in agreement with the presence of cationic vacancies on green vanadiumzircon samples due to V4+ and V5+ coexistence and praseodymium oxide inclusions on Pr- ZrSiO4 yellow pigment.<br><br>El mecanismo del color en el azul de los pigmentos cerámicos V- ZrSiO4 y amarillo de Pr- ZrSiO4 cuyos tinos dependen mucho de la presencia de fluoruros así como del método de preparación esta controvertido en la literatura. La impedancia compleja se ha utilizado como una herramienta útil para diferenciar los materiales en función del método de síntesis, la microestructura y el color con el fin de profundizar en la resolución de las controversias. Se han preparado muestras representativas de ambos sistemas dopados mediante diferentes métodos de síntesis cerámico y sol-gel que se han estudiado por análisis de impedancia compleja. El circón dopado con vanadio aumenta su resistividad y sus energía de activación con referencia a la muestra no dopada y la muestra turquesa obtenida por adición de NaF presenta la mayor resistividad. Las muestras dopadas con praseodimio disminuyen la energía de activación y la conductividad respecto de la muestra no dopada. Este comportamiento está de acuerdo con la presencia de vacantes catiónicas en las muestras verdes de vanadiocircón asociadas a la coexistencia de V4+ y V5+ en las muestras y de inclusiones de óxido de praseodimio en el pigmento amarillo de Pr- ZrSiO4.