Incorporation of nitrogen in Li2O-B2O3 glasses by conventional melting and via different sol-gel routes

Abstract

Nitrogen-containing Li2O—B2O3 glasses were prepared by six different melting and sol-gel processes. As pre-products conventional batches as well as dried gels were used, and the gels were prepared from aqueous or from alkoxide solutions. The nitrogen was brought into the glasses by adding BN, Li3N or NH3 at different stages of the procedure. The atmosphere during melting, the melting temperature and the melting time were also varied. The mtrogen-containing products were analyzed with respect to chemical composition and to glassiness. The amount of nitrogen dissolved was determined by means of the Kjeldahl method. The dependence of the nitrogen content obtained is discussed with respect to the methods apphed and the parameters varied. Compared to silicate and phosphate glass systems much less nitrogen could be introduced into the lithium borate glasses studied here. The maximum amount of nitrogen which is actually built into the borate glass network is 0.34 wt%. Mit Hilfe sechs verschiedener Schmelz- und Sol-Gel-Verfahren wurden stickstoffhaltige Lithiumboratgläser hergestellt. Als Vorprodukte wurden neben herkömmlichem Gemenge getrocknete Gele benutzt, die entweder aus wäßrigen oder aus Alkoxidlösungen hergestellt wurden. Die Stickstoffzugabe erfolgte über die Verbindungen BN, Li3N oder NH3 während verschiedener Stadien der Verfahren. Beim Einschmelzen wurden Temperatur, Dauer sowie die Atmosphäre variiert. Die stickstoffhaltigen Produkte wurden hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung und Glasigkeit untersucht. Der Stickstoffgehalt wurde mit der Kjeldahl-Methode bestimmt. Die mit den verschiedenen Verfahren erzielten Stickstoffgehalte werden im Hinblick auf alle Parameter diskutiert. In die hier hergestehten Lithiumboratgläser konnte bei weitem nicht so viel Stickstoff eingebaut werden wie in manche Silicat- und Phosphatgläser. Die höchste hier eingebaute Stickstoffmenge beläuft sich auf einen Massengehalt von 0,34%. Dieser Gehalt ist aber auch tatsächlich Teil des Glasnetzwerkes.