Die Bildung von gamma-Fe2O3 (Maghemit) durch Oxidation von Fe3O4 (Magnetit) wurde als Funktion von Teilchengröße, Sauerstoffpartialdruck (p(O2)-Bereich: 0,01 - 1 bar) und Temperatur (Temperaturen zwischen 180°C und 220°C) mittels thermogravimetrischer Messungen untersucht. Die verwendeten Magnetitpulver waren in einem nasschemischen Verfahren hergestellt worden, um enge Teilchengrößenverteilungen und einheitliche, kugelförmige Gestalt der Teilchen zu erzielen. Magnetite mit durchschnittlichen Teilchengrößen von 0,1; 0,2 und 0,35 Mikrometern konnten auf diese Weise erzeugt werden. Ein drastischer Trocknungsprozess des vorgetrockneten Magnetits wies auf einen Wassergehalt von 2,2 - 2,3 Masse-% hin. Mößbauerspektren geben Anlass zu der Annahme, dass das Wasser im gesamten Kristallit in Form von Hydroxidionen auf Sauerstoffgitterplätzen vorliegt.
Die Oxidationsexperimente wurden als Pulverreaktionen ausgeführt. Die experimentellen Daten konnten unter Verwendung der Jander-Gleichung ausgewertet werden, was darauf hinweist, dass der Oxidationsprozess durch die Diffusion der Eisenionen kontrolliert wird. Die errechneten Diffusionskoeffizienten der Eisenionen lassen sich mit aus Hochtemperatur-Tracer-Daten für Magnetit abgeschätzten Werten vergleichen. Der beobachtete Anstieg der Aktivierungsenergien mit zunehmender Teilchengröße sowie die Größenordnung der Werte für die Aktivierungsenergien stehen im Einklang mit der Literatur. Bei den 0,1- und 0,2-Mikrometer-Magnetiten war keine Abhängigkeit der Oxidationsgeschwindigkeit vom Sauerstoffpartialdruck feststellbar. Dies kann mit dem sehr hohen, strukturell bedingten Gehalt an Fehlstellen im Kationenteilgitter der sich ausbildenden Maghemit-Deckschicht erklärt werden.
Weitere Untersuchungen bezüglich des Oxidationsverhaltens von Magnetit, der unter trockenen Bedingungen hergestellt wurde, zeigten, dass die Bildung von Maghemit im Anfangsstadium der Oxidation nur dann möglich ist, wenn das Edukt zuvor einem hydrothermalen Prozess unterworfen wurde.
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