Effects of Substitution of Germanium for Silicon in Imogolite

Abstract

Imogolites in which a part or all of Si was substituted with Ge were synthesized from solutions containing aluminum ion and silicic and/or germanic acid. The products were similar to natural imogolite in their tubular morphology, electron diffraction patterns, and differential thermal analysis curves. However, the external diameter of the tube increased with increasing Ge substitution up to about 33 Å, and associated changes appeared in the X-ray powder diffraction patterns, suggesting that the substitution of Ge for Si caused a decrease in the curvature of the gibbsite sheet with which SiO- or GeO-tetrahedra are associated. Infrared absorption bands at 995 and 930 cm⁻¹ in imogolite disappeared and new bands appeared at 910 and 810 cm⁻¹ on substitution of Ge for Si, whereas those in the region between 700 and 300 cm⁻¹ remained unchanged or changed little. The former two bands were assigned to Si-O vibrations and the latter bands to Al-O vibrations.

Резюме

Имоголиуы, в которых часть или все Si были заменены Ge, синтезировались из раствора, содержащего ион алюминия, а также кремневую и/или германиевую кислоту. Продукты были подобны натуральному имоголиту по трубчатой морфологии, образцам электронной дифракции и кривым дифференциального термального анализа. Однако, внешний диаметр трубы увеличивался с увеличением замены Ge до около 33 Å, и изменения, связанные с этим, появлялись в образцах порошковой рентгеновской дифракции. Это указывает на то, что результатом замены Ge вместо Si является уменьшение кривизны гиббситовой пластинки, с которой связаны тетраэдры SiO или GeO. Полосы инфракрасной адсорбции имоголита при 995 и 930 cm⁻¹ исчезли, а новые полосы появились при 910 и 810 спг¹ после замены Ge вместо Si, в то время как полосы в области 700–300 cm⁻¹ остались неизмененными или изменились немножко. Прежние две полосы являются результатом колебаний Si-O, а последние полосы—колебаний Al-О. [Е.С.]

Resümee

Imogolite, in denen ein Teil oder das ganze Si durch Ge substituiert wurde, wurden aus Lösungen synthetisiert, die Aluminiumionen und Silizium- und/oder Germaniumsäure enthielten. Die Produkte waren im Hinblick auf die Röhren-förmige Morphologie, die Elektronendiffraktometeraufnahmen und die Differentialthermoanalyse natürlichem Imogolit ähnlich. Der äußere Röhrendurchmesser stieg jedoch mit zunehmender Ge-Substitution bis auf etwa 33 Å an, was mit Veränderungen in den Röntgenpulverdiffraktometerdiagrammen verbunden war. Dies deutet darauf hin, daß die Substitution von Ge für Si eine Abnahme der Krümmung der Gibbsitlage, mit der SiO- oder GeO-Tetraeder verbunden sind, verursachte. Die Infrarotabsorptionsbanden bei 995 und 930 cm⁻¹ des Imogolit verschwanden, und neue Banden traten bei 910 und 810 cm⁻¹ durch die Substitution von Ge für Si auf, während die Banden im Bereich zwischen 700 und 300 cm⁻¹ unverändert oder nahezu unverändert blieben. Die ersten zwei Banden werden Si-O-Schwingungen und die letzten Banden Al-O-Schwingungen zugeordnet. [U.W.]

Résumé

Des imogolites dans lesquelles Si était partiellement ou entièrement substitué par Ge ont été synthétisées à paritir de solutions contenant l'ion aluminium et l'acide silicique et/ou germanique. Les produits étaient semblables à l'imogolite naturelle au point de vue de leur morphologie tubulaire, des clichés de diffraction aux rayons-X, et des courbes d'analyse thermale différentielle. Le diamètre externe de tube a cependant augmenté proportionnellement à une augmentation de la substitution par Ge jusqu’à à peu près 33 Å, et les changements associés ont apparu sur les clichés de diffraction poudrée aux rayons-X, suggérant que la substitution de Si par Ge avait causé une diminution de la courbature de la feuille de gibbsite avec laquelle les tétraèdres SiO ou GeO étaient associés. Les bandes d'absorption infrarouge à 995 et 930 cm⁻¹ dans l'imogolite avaient disparu, et de nouvelles bandes avaient apparu à 910 et 810 cm⁻¹ lorsque Ge avait été substitué pour Si, tandis que celles dans la région entre 700 et 300 cm⁻¹ sont restées inchangées ou n'ont changé que très peu. Les deux premières bandes ont été assignées à des vibrations Si-O, et les deux dernières bandes ont été assignées à des vibrations Al-O. [D.J.]