We report the structural characterization of $Bi_xZn_{1-x}O$ thin films grown on c-plane sapphire substrates by plasma-assisted molecular beam epitaxy. By increasing the Bi flux during the growth process, $Bi_xZn_{1-x}O$ thin films with various Bi contents (x = 0~13.17 atomic %) were prepared. X-ray diffraction (XRD) measurements revealed the formation of Bi-oxide phase in (Bi)ZnO after increasing the Bi content. However, it was impossible to determine whether the formed Bi-oxide phase was the monoclinic structure ${\alpha}-Bi_2O_3$ or the tetragonal structure ${\beta}-Bi_2O_3$ by means of XRD ${\theta}-2{\theta}$ measurements, as the observed diffraction peaks of the $2{\theta}$ value at ~28 were very close to reflection of the (012) plane for the monoclinic structure ${\alpha}-Bi_2O_3$ at 28.064 and the reflection of the (201) plane for the tetragonal structure ${\beta}-Bi_2O_3$ at 27.946. By means of transmission electron microscopy (TEM) using a diffraction pattern analysis and a high-resolution lattice image, it was finally determined as the monoclinic structure ${\alpha}-Bi_2O_3$ phase. To investigate the distribution of the Bi and Bi-oxide phases in BiZnO films, elemental mapping using energy dispersive spectroscopy equipped with TEM was performed. Considering both the XRD and the elemental mapping results, it was concluded that hexagonal-structure wurtzite $Bi_xZn_{1-x}O$ thin films were grown at a low Bi content (x = ~2.37 atomic %) without the formation of ${\alpha}-Bi_2O_3$. However, the increased Bi content (x = 4.63~13.17 atomic %) resulted in the formation of the ${\alpha}-Bi_2O_3$ phase in the wurtzite (Bi)ZnO matrix.
The aim of this study was to leach penalty elements, such as Bi and As, effectively through microwave leaching of a gold concentrate sample containing penalty elements with nitric acid solution. For this purpose, the time effect of microwave leaching, nitric acid concentration effect, and sample addition effect in a microwave were examined. The experiment, demonstrated that the leaching rate of penalty elements increased as microwave leaching time and nitric acid concentration increased and concentration addition decreased. When a microwave heating experiment was carried out on the concentrate and ore minerals, Bi was removed by as much as 90%, and the phase of arsenopyrite was transformed in the order of arsenopyrite (FeAsS), pyrrhotite (FeS), and hematite ($Fe_2O_3$). When the X-ray diffraction (XRD) analysis was carried out with solid residue, elemental sulfur and anglesite were identified. The intensity of the XRD peaks of elemental sulfur and anglesite increased, and the peaks were sharper when the microwave leaching time was 12 min instead of 1 min, the nitric acid concentration was 4 M in rather than 0.5 M, and the concentration addition was 30 g rather than 5 g. This was probably because more elemental sulfur and anglesite were generated in the leaching solution as the leaching efficiency increased. Bi can be leached as valuable elements in the leaching solution through microwave leaching processes while they are released to the environment through a microwave heating processes.
Kim, Tae-Ho;Hwang, Hae-Jin;Kim, Jin-Ho;Hwang, Kwang-Taek;Han, Kyu-Sung
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.25
no.4
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pp.153-159
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2015
Inorganic pigments have been received a great attention for various applications including paint, glazed ceramic ink, art tile, and building exterior due to their excellent thermal and chemical stability. Traditionally, the compositions of $PbCrO_4$, CdS and CdSe have been widely used as a yellow inorganic pigment. However, the use of these compositions has been restricted in recent years, because they contain harmful elements such as Cd, Cr, Pb and Se. In this study, new environment-friendly ceria-based pigment was synthesized using solid state reaction. Crystal structure and morphology of the obtained $Ce_{1-x}Zr_xBi_yO_{2-y/2}$ yellow pigment were analyzed using XRD and SEM, respectively. Substitutional effect of Zr and Bi on the pigment color was analyzed using UV-vis. spectrophotometer and CIE $L^*a^*b^*$ analysis. The crystal structure of the obtained pigments was dependent on the calcination temperature. The color characteristics and absorption band of the pigments were dependent on the calcination temperature and Zr, Bi contents. As a result, all the obtained yellow pigments showed the effective absorption ranged from ultraviolet to visible light, and $Ce_{0.44}Zr_{0.36}Bi_{0.20}O_{0.19}$ (x = 0.36, y = 0.20) pigment showed the most brilliant yellow color.
Jin-Hwa , Lee;Ju-Yeol, Han;Sang-Gil, Lee;Hyeong-Bae, Pyo;Dong-Kyu, Lee
Journal of the Society of Cosmetic Scientists of Korea
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v.30
no.2
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pp.173-180
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2004
Nano sized ZnO particle as 20-30nm applies for material, pigments, rubber additives, gas sensors, varistors, fluorescent substance as well as new material such as photo-catalyst, sensitizer, fluorescent material. ZnO with a particle size in the range 20-30nm has provided to be an excellent UV blocking material in the cosmetics industry, which can be used in sunscreen product to enhance the sun protection factor and natural makeup effect. But pure ZnO particles application limits for getting worse wearing feeling. We make high-functional inorganic-composite that coated with nano-ZnO on the plate-type particle such as sericite, boron nitride and bismuthoxychloride. In this experiment, we synthesized composite powder using hydrothermal precipitation method. The starting material was ZnCl$_2$ Precipitation materials were used hexamethylenetetramine(HMT) and urea. We make an experiment with changing as synthesis factors that are concentrations of starting material, precipitation materials, nuclear formation material, reaction time, and reaction temperature. We analyzed composite powder's shape, crystallization and UV-blocking ability with FE-SEM, XRD, FT-IR, TGA-DTA, In vitro SPF test. The user test was conducted by product's formulator. In the results of this study, nanometer sized ZnD was coated regardless of the type of plate-powder at fixed condition range. When the coated plate-powders were applied in pressed powder product, the glaze of powder itself decreased, but natural make-up effect, spreadability, and adhesionability were increased.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics
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v.27
no.11
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pp.119-125
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1990
This paper describes fiber optic voltage sensor using EOM-BSO (Electro-Optic Modulator-Bismuth Silicon Oxcide). Transceiver has an electical/optical converter and an optical/electrical converter which consist of light emitting diode, PIN-PD, and electronic circuits. Multimode fiber cable of $100/140{\mu}m$ core/clad diameter is used for connecting the transceiver to fiber cable and fiber optic voltage sensor. Before our experiments, by applying the Maxwell equations and wave equations, We derive matrix equation on wave propagation in the BSO single crystal. And also we derive optimal equation on intensity modulation arising through an analyzer. According to experi-mental results, fiber optic voltage sensor has maximum $2.5{\%}$ error within the applied AC voltage of 800V. As the applied voltage increases, saturation values of voltage sensor also increase. This phenomenon is caused by optical rotatory power of BSO single crystal. And temperature dependence of sensitivity for fiber optical rotatory power of BSO single crystal. And temperature dependence of sensitivity for fiber optic voltage sensor in the temperature range from$-20^{\circ}C\to\60^{\circ}C$ are measured within ${\pm}0.6{\%}$. And frequency characteristics of the voltage sensor has good frequency characteristics from DC to 100kHz.
Pure and Sm ion doped BiVO4 catalysts were synthesized using a conventional hydrothermal method and characterized by XRD, DRS, SEM, and PL. We also examined the activity of these materials on the photocatalytic decomposition of rhodamine B under visible light irradiation. The doping of Sm ion into BiVO4 catalyst changed the ms-BiVO4 crystal structure into the tz-BiVO4 crystal structure in the low synthesis temperature. Light absorption analysis using DRS showed that all the catalysts displayed strong absorption in the visible range of the electromagnetic spectrum regardless of Sm ion doping. In addition, an amorphous morphology was shown in the pure BiVO4 catalyst, but the morphology of the BiVO4 catalyst doped with Sm ion was changed into an ellipse shape and also the particle size decreased. In the photocatalytic decomposition of rhodamine B, Sm ion doped BiVO4 catalyst showed higher photocatalytic activity than the pure BiVO4 catalyst. In addition, the Sm3-BVO catalyst doped with 3% Sm ion showed the highest photocatalytic activity, as well as the highest formation rate of OH radicals (•OH) and the highest PL peak. This result suggests that the formation rate of OH radicals produced in the interface between the photocatalyst and water is well correlated with the photocatalytic activity.
Kim, Kwan Sung;Kim, Min Kyung;Noh, Dong Kyun;Tak, Yongsug;Baeck, Sung-Hyeon
Applied Chemistry for Engineering
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v.22
no.5
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pp.479-485
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2011
Pt-Bi/C catalysts supported on carbon black with various Pt/Bi ratios were synthesized by a reduction method. Chloroplatinic acid hydrate ($H_2PtCl_6{\cdot}xH_2O$) and bismuth (III) nitrate pentahydrate ($Bi(NO_3)_3{\cdot}5H_2O$) were used as precursors for Pt and Bi, respectively. Before loading metal on carbon, heat treatment and pretreatment of carbon black in an acidic solution was conducted to enhance the degree of dispersion. The physical property of the synthesized catalysts was investigated by X-ray diffraction and X-ray photoelectron spectroscopy. The XRD pattern of untreated Pt-Bi/C catalyst showed BiPt and $Bi_2Pt$ peaks in addition to Pt peaks. These results imply that Bi atoms were incorporated into the Pt crystal lattice by Pt-Bi alloy formation. The catalytic activity for methanol oxidation was measured using cyclic voltammetry in a mixture of 0.5 M $H_2SO_4$ and 0.5 M $CH_3OH$ aqueous solution. The addition of proper amount of Bi was found to significantly improve catalytic activity for methanol oxidation. The catalytic activity for methanol oxidation was closely related to the stability between electrode and electrolyte. In order to investigate the stability of catalysts, chronoamperometry analysis was carried out in the same solution at 0.6 V.
Eun Seo Kang;Sung Jae Hyoung;Yubin Kang;Min Sung Park;Trang An Duong;Jae-Shin Lee;Hyoung-Su Han
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.37
no.4
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pp.457-463
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2024
(Bi1/2Na1/2)TiO3(BNT) piezoelectric ceramics are one of the promising materials that can replace Pb(Zr, Ti)O3(PZT) piezoelectric ceramics due to the high electromechanical strain properties. However, it is still difficult to use practical applications because the required electric field for inducing electromechanical strain is relatively higher than that of PZT ceramics. To overcome this problem, it has been intensively studied on doping impurity or modifying other ABO3 for BNT-based piezoelectric ceramics. Therefore, this study investigated the effects of La2O3 doping on the phase transition behavior and electromechanical strain properties in BNT-SrTiO3 (BNT-ST) lead-free piezoelectric ceramics. In the case of the temperature-dependent dielectric properties, it was confirmed that a phase transition from ferroelectrics to relaxors is induced with increasing La2O3 content. As a result, the electromechanical strain properties of BNT-ST ceramics were improved. The highest Smax/Emax value corresponding to 300 pm/V was obtained at 2 mol% La2O3-dopped BNT-ST ceramics. Accordingly, this study successfully demonstrated that La2O3 doping is effective on the inducing phase transition from ferroelectrics to relaxors and the improving electromechanical strain properties of BNT-ST lead-free piezoelectric ceramics.
The Geodo mine area, had been developed for Fe and Cu ores since 1963 and abandoned in recent decades, is located in the central part of the Taebaeksan mineralized district. This area comprises of the Jangsan, Myobong, Pungchon, Hwajeol, Dongjeom, and Dumugol Formations in ascending stratigraphic order. These Formations were intruded by the Cretaceous Eopyeong granitoids that appears to produce the Geodo skarn. Their compositions are relatively oxidized quartz monzodiorite to granodiorite (magnetite series, $Fe_2O_3/FeO=0.3{\sim}1.1$). Mineralizations related skarn deposit occur in the Myobong, Pungchon, and Hwajeol Formations. The proximal skarn is zoned from andraditic garnet ($Ad_{44-95}Gr_{1-53}$) predominant adjacent to the Eopyeong granitoids to diopsidic pyroxene ($Hd_{10-100}Di_{0-89}$) predominant away from the one. The differential proportion of garnet and pyroxene is generated by water/rock ratio and their source, such as magmatic and meteoric water. This is useful tool for assessment the overall oxidation state of the entire skarn system. Gold occurs in proximal red to brownish garnet skarn, and genetically associated with Bi- and Te-bearing minerals. Skarn deposit developed in the Geodo mine area is considered as oxidized Au skarn category, based on chemical composition of the Eopyeong granitoids, zonation of skarn, and gold occurrences. Garnet-rich skarn zone will be the main target for exploration of gold in the study area. However, it is needed to the detailed survey on vertical zonation of this area as well as lateral zonation. The result of this survey would provide an important basis for the exploration of the skarn Au deposit in the Geodo mine area.
The Seongdo Pb-Zn deposit, located in the northwestern part of the Ogcheon Metamorphic Belt, consists of skarn ore replacing limestone within the Hwajeonri Formation of Ogcheon Group and hydrothermal vein ore filling the fracture of host rock. Skarn minerals comprise mostly hedenbergitic pyroxene, garnet displaying oscillatory zonal texture composed of grossular and andradite, and a small amount of wollastonite, tremolite, and epidote, indicating reducing condition of formation. Ore minerals of skarn ore include sphalerite and galena with a small amount of pyrite, pyrrhotite, and chalcopyrite. In hydrothermal vein ore, arsenopyrite, sphalerite, chalcopyrite, and pyrite occur with a small amount of galena, native Bi, and stannite. Chemical compositions of sphalerite vary from 17.4 mole% FeS in average for dark grey sphalerite, 3.6 mole% for reddish brown sphalerite in skarn ore, and to 10.3 mole% FeS in hydrothermal vein ore. In comparison with representative metallic deposits in South Korea on the FeS-MnS-CdS diagram, skarn and hydrothermal vein ore plot close to the field of Pb-Zn deposits and Au-Ag deposits, respectively. Arsenic contents of arsenopyrite in hydrothermal vein ore decrease from 31.93~33.00 at.% in early stage to 29.58~30.21 at.% in middle stage, and their corresponding mineralizing temperature and sulfur fugacity are $441{\sim}490^{\circ}C$, $10^{-6}{\sim}10^{-4.5}atm$. and $330{\sim}364^{\circ}C$, <$10^{-8}atm$. respectively. Phase equilibrium temperatures calculated from Fe and Zn contents for coexisting sphalerite and stannite in hydrothermal vein are $236{\sim}254^{\circ}C$. Sulfur isotope compositions are 5.4~7.2‰ for skarn ore and 5.4~8.4‰ for hydrothermal vein ore, being similar or slightly higher to magmatic sulfur, suggesting that ore sulfur was mostly of magmatic origin with partial derivation from host rocks. However, much higher sulfur isotope equilibrium temperatures of $549^{\circ}C$와 $487^{\circ}C$, respectively for skarn ore and hydrothermal ore, than those estimated from phase equilibria imply that isotopic equilibrium has not been fully established.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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