Iron in glass melts : A voltammetric investigation

Abstract

By the aid of square-wave voltammetry, a fast potentiostatic pulse method, iron oxide-doped soda-lime-silica glass melts were investigated. The iron concentration (0.1 to 2 mol% Fe2O3) and the temperature (400 to 1300 °C) were varied in a wide range. At low iron concentrations as well as at high temperatures the reduction of the Fe3+ to the Fe2+ ion is a one-step process, while at high iron concentrations and at relatively low temperatures a two-step process is observed. By comparison with thermodynamic data of solid state iron oxides, especially of Fe3+ to the Fe2+, it is assumed that this is due to the formation of aggregated species containing Fe3+ as well as Fe2+ ions. Mit Hilfe der Square-Wave-Voltammetrie, einer schnellen potentiostatischen Pulsmethode, wurden eisenhaltige Kalk-Natronsilicat-glasschmelzen untersucht. Hierbei wurden in einem weiten Bereich sowohl die Eisenkonzentration (0,1 bis 2% Stoffmengenanteil Fe203) als auch die Temperatur (400 bis 1300 °C) variiert. Bei niedrigen Eisenkonzentrationen sowie bei hohen Temperaturen verläuft die Reduktion vom Fe3+- zum Fe2+-Ion als einstufiger Prozeß, während bei hohen Eisenkonzentrationen sowie bei relativ niedrigen Temperaturen ein zweistufiger Prozeß zu beobachten ist. Ein Vergleich mit thermodynamischen Daten reiner Eisenoxide insbesondere von Fe304 läßt vermuten, daß dies auf die Bildung von Aggregaten, die sowohl Fe3+- als auch Fe2+-en enthalten, zurückzuführen ist.