Synthesis and characterization of lanthanum- and yttrium-doped Fe2O3 pigments Síntese e caracterização de pigmentos de Fe2O3 dopados com lantânio e ítrio

• Main Authors: D. M. A. Melo, M. A .F. Melo, A. E. Martinelli, Z. R. Silva, J. D. Cunha, A. C. Lima
• Format: Article
• Language: English
• Published: Associação Brasileira de Cerâmica 2007-03-01
• Series: Cerâmica
• Subjects: terras raras; pigmentos cerâmicos; colorimetria; rare earths; ceramic pigments; colorimetry
• Online Access: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0366-69132007000100012

Iron oxide has been doped with rare earth ions (yttrium or lanthanum) aiming at producing ceramic pigments with hues that vary from orange to brown. The powders were synthesized from polymeric precursors using the Pechini method and subsequently calcined between 900 and 1100 ºC. The resulting pigments were characterized by BET, X ray diffraction, colorimetric analysis, UV-visible, infrared (FTIR), particle size distribution and thermal analysis. The color depicted by La/Fe powders changed as the calcination temperature increased from 900 ºC to 1100 ºC, as established by the corresponding changes in the values of the colorimetric coordinates from L* a* b* = 49.003, 10.541, 12.609 to L* a* b* = 31.279, 6.096, 6.877. On the other hand, Y/Fe powders were little affected by similar changes in the calcination temperature, revealing the effect of yttrium on the color stability of the powder. The values of the colorimetric coordinates in this case varied from L* a* b* = 45.230, 17.315, 28.750 to L* a* b* =51.631, 15.726, 25.825. Structural changes were also noticed as a function of the size of the rare earth ion added to the structure. Upon calcination at 900°C, lanthanum stabilized the ABO3-type perovskite structure whereas the presence of yttrium resulted in a mixture of oxides.<br>Óxido de ferro foi dopado com íons de terras raras (ítrio e lantânio) para a produção de pigmentos cerâmicos com colorações que variaram de laranja a marrom. Os pigmentos foram produzidos na forma de pós sintetizados pelo método Pechini a partir de precursores poliméricos e calcinados entre 900 ºC e 1100 ºC. Os materiais resultantes foram caracterizados por BET, difração de raios X, colorimetria, UV-visível, espectroscopia no infravermelho (FTIR), análise granulométrica e térmica. A cor dos pós de La/Fe foi alterada a medida que a temperatura de calcinação aumentou de 900 ºC a 1100 ºC. As correspondentes coordenadas colorimétricas L* a* b* mudaram de 49,003; 10,541; 12,609 para 31,279; 6,096; 6,877. Por outro lado pós do sistema Y/Fe demonstraram maior estabilidade colorimétrica com a mudança da temperatura de calcinação. Nesse caso, as coordenadas colorimétricas L* a* b* mudaram de 45,230; 17,315; 28,750 para 51,631; 15,726; 25,825. O tamanho do íon de terra rara usado na dopagem também afetou a estrutura do material. A presença de lantânio estabilizou a estrutura perovisquita ABO3 após calcinação a 900 °C, enquanto a adição de ítrio resultou em uma mistura de óxidos calcinados.