Relation of Infrared, Crystallochemical, and Morphological Properties of Al-Substituted Hematites

Synthetic Al-hematites prepared from ferrihydrites, at low (∼ 100°C) and high (400° and 800°C) temperatures were studied for their morphological, crystallochemical, and infrared (IR) characteristics. Low-temperature Al-hematites had a platy morphology (the plate thickness was inversely related to amount of Al substitution), and the high temperature Al-hematites showed a poorly defined morphology due to interparticle sintering. In the low-temperature Al-hematites shifts in the IR mode frequencies were noted and could be partly explained by a shape factor that was deduced from particle morphology. The intrinsic effect of Al substitution, however, was to produce shifts of as much as 10–15 cm−1 for the highest Al substitution (∼ 16%). Similar shifts were observed for the high-temperature hematites in which morphology was not appreciably affected by Al substitution. РезюмеСинтетические Al-гематиты, полученные из ферригидритов при низких (~ 100°С) и высоких (400° и 800°С) температурах, исследовались для определения их морфологических, кристаллическохимических и инфракрасных (ИК) характеристик. Низко-температурные Al-гематиты имели пластинчатую морфологию (толшина пластинок была обратно пропорциональна количеству замещенного Al), а высоко-температурные Al-гематиты указывали на плохо определенную морфологию в резульптате внутри-частичной агломерации. В случае низко-температурных Al-гематитов наблюдались сдвиги ИК частот, которые могут быть частично объяснены параметром формы, который определялся по морфологии частиц. Однако, результатом внутреннего эффекта замещения Al были сдвиги, достигающие величины 10–15 cm−1 для самого большого замещения Al (~16%). Подобные сдвиги наблюдались в случае высоко-температурных гематитов, для которых замещение Al не влияло значительно на морфологию частиц. [E.G.]ResümeeSynthetische Al-Haematite, die aus Femhydrit bei niedrigen (etwa 100°C) und hohen (400°–800°C) Temperaturen hergestellt wurden, wurden im Hinblick auf ihre Morphologie, Kristallchemie und Infrarot (IR) Charakteristika untersucht. Niedrigtemperatur-Al-Haematite hatten eine tafelige Morphologie (die Tafeldicke war umgekehrt proportional zum Anteil der Al-Substitution), die Hochtemperatur-Al-Haematite zeigten eine schlecht zu definierende Morphologie aufgrund von Sinterung zwischen den einzelnen Partikeln. Bei den Niedrigtemperatur-Al-Haematiten zeigten sich Verschiebungen bei den IR-Frequenzen, die zum Teil durch einen Formfaktor erklärt werden konnten, der aus der Partikelmorphologie abgeleitet wurde. Der eigentliche Effekt der Al-Substitution war jedoch die Verschiebung von bis zu 10–15 cm−1 für die höchste Al-Substitution (etwa 16%). Ähnliche Verschiebungen wurden bei den Hochtemperatur-Haematiten beobachtet, bei denen die Morphologie nicht wesentlich durch die Al-Substitution beeinflußt wurde. [U.W. ]RésuméOn a étudié des hématites-Al synthétiques préparées à partir de ferrihydrites, à des températures basses (~100°C) et élevées (400 et 800°C) pour déterminer leurs caractéristiques morphologiques, cristallochimiques, et infra-rouges (IR). Les hématites-Al de basse température avaient une morphologie à plaques (l’épaisseur de la plaque était inversément apparentée à la quantité de substitution d’Al), et les hématites de température élevée montraient une morphologie pauvrement définie à cause de la fusion interparticule due à la chaleur. Des déplacements de fréquences de mode d’IR dans les hématites-Al de température basse ont été remarqués et ont été partiellement expliqués par un facteur de forme déduit de la morphologie de particule. L’effet intrinsèque de la substitution d’Al, cependant, était de produire des déplacements d’autant que 10–15 cm−1 pour la substitution d’Al la plus élevée (~ 16%). Des déplacements semblables ont été observés pour les hématites de température élevée dans lesquelles la morphologie n’a pas été appréciablement affectée par la substitution d’Al. [D.J.]