Iron oxide-doped alkali-lime-silica glasses : Part 2. Voltammetric studies

Abstract

Alkali-lime-silica glass melts doped with different quantities of Fe2O3 in the range of 0.1 to 2 mol% were studied by means of square-wave voltammetry. At low iron concentrations a one-step reduction of FeIII to FeII was observed. The shift of the standard potential with the alkali concentration is explained using a structural model where FeIII occurs as a tetrahedrally coordinated complex which forms an ion pair with an alkali cation. At higher Fe2O3 quantities a two-step reduction was observed. This means that FeIII-containing compounds occur as two thermodynamically different species. In agreement with the EPR-spectroscopic behaviour, this was explained by the formation of iron-containing clusters. Alkali-Kalksilicatglasschmelzen unterschiedlichen Eisengehaltes (Stoffmengenanteil 0,1 bis 2 % ) wurden mit Hilfe der Square-Wave-Voltammetrie untersucht. Bei niedrigen Eisenkonzentrationen wurde eine einstufige Reduktion von FeIII zu FeII beobachtet. Die Veränderung des Standardpotentials mit der Alkalikonzentration wird mit Hilfe eines Strukturmodells erklärt, bei dem FeIII als tetraedrisch koordinierter Komplex vorliegt, der ein lonenpaar mit einem Alkalikation bildet. Bei höheren Eisenkonzentrationen kann ein zweistufiger Reduktionsprozeß beobachtet werden. Dies bedeutet, daß FeIII-haltige Verbindungen in zwei thermodynamisch unterschiedlichen Formen vorliegen. In Übereinstimmung mit dem EPR-spektroskopischen Verhalten wurde dies durch die Bildung eisenhaltiger Cluster erklärt.