M-doped Al2TiO5 (M= Cr, Mn, Co) solid solutions and their use as ceramic pigments

New ceramic pigments based on the tialite (Al2TiO5) structure, doped with Co (pink), Cr (green) or Mn (brown), were prepared through pyrolysis of aerosols followed by calcination of the obtained powders at 1400?C. The expected decomposition of Al2TiO5 into a mixture of Al2O3 and TiO2 on re-firing was inhibited by Cr-doping and also by co-doping with Mg the Mn or Co doped samples. Microstructure and phase evolution during pigment preparation were monitored by SEM and XRPD. Unit cell parameters of tialite were determined by Rietveld refinement of XRD patterns revealing in all cases the formation of solid solutions where the solubility of dopants in the Al2TiO5 lattice followed the trend: Co < Mn < Cr. Valence state and possible location of dopants in the tialite lattice were investigated by XPS and DRS spectroscopies, which suggested the presence of Cr3+ ions in a large interstitial site of the tialite lattice with distorted octahedral geometry, and of Mn3+ and Co2+ ions at the Al3+ octahedral sites of the tialite lattice in the former case, and in both Al3+ and Ti4+ octahedral sites, in the latter. Technological behaviour of pigments was assessed by testing in ceramic glazes finding that the color stability was reasonably good for the Mn-doped tialite and the Cr-doped pigment although the latter suffered a small loss of green hue, while the Co-doped pigment was not stable in glazes, undergoing a cobalt-leaching effect

Synthesis of Cr-doped CaTiSiO5 pigments by spray drying

Cr-doped CaTiSiO5 were synthesized by spray drying of an aqueous solution of precursor salts plus further calcining the resulting powders. The samples were prepared by conventional ceramic method as well for comparison study as ceramic pigments. The evolution of the present crystalline phases with applied thermal treatments has been studied by X-Ray Powder Diffraction (XRPD) and thermal analysis (DTA/TG). The powder morphology and particle size distribution were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and laser diffraction. The color efficiency of pigments was evaluated by colorimetric analysis (CIE Lab system). Results showed clearly efficiency of the spray dried procedure compared with the solid state reaction process. The produced powders consisted spherical particles with brad size distribution (<3?m), developing typical brown color. UV-VIS-NIR spectroscopy reveals the existence of Cr(III) as a majority phase occupies basically octahedral sites substituting Ti(IV), which must be responsible for the brown color of this pigment. Furthermore, Cr(IV) ions were found in octahedral coordination substituting Ti(IV) and small amount of tetravalent chromium substitutes for tetrahedral Si(IV)

Malayaite Ceramic Pigments: a Combined Optical Spectroscopy and Neutron/X-ray Diffraction Study

Ceramic pigments based on the Cr-doped malayaite structure were synthesized by solid state reaction and characterized by optical spectroscopy and combined X-ray and neutron powder diffraction in order to elucidate the still unclear chromium substitution mechanisms. The results show that coloration is actually due to simultaneous occurrence of Cr4+ and Cr3+ ions in the crystal lattice. Spectroscopy data confirm that Cr4+ is replacing Sn4+ in the octahedral site and, in minor amount, Si4+ in the tetrahedral site. In addition, neutron powder diffraction data suggest that Cr3+ substitution for octahedral Sn4+ is charge balanced by formation of oxygen vacancies with no preference over the different oxygen sites. Upon incorporation of Cr ion, the SnO6 octahedra exhibit an off-centre displacement of central cation which in turn induces a rearrangement of both the octahedral and tetrahedral coordination shells

Effect of Al, Ga, and In Doping on the Optical, Structural, and Electric Properties of ZnO Thin Films

ZnO thin films with oxygen vacancies and doped with Al, Ga, and In (Zn1-xMxO1−y (x = 0.03)) have been successfully deposited on soda-lime glass substrates using a simple soft chemical method. The crystalline structure shows a single hexagonal phase of wurtzite with preferred crystal growth along the 002 plane. The surface morphology, characterized by SEM, revealed that the grain shape varies depending on the dopant agent used. Optical measurements displayed an increase in the bandgap values for doped films from 3.29 for ZnO to 3.35, 3.32, and 3.36 for Al, Ga, and In doped films, respectively, and an average transmittance superior to 90% in some cases (in the range between 400 and 800 nm). The electrical response of the films was evaluated with a four-point probe being 229.69, 385.71, and 146.94 Ω/sq for aluminium, gallium, and indium doped films, respectively.We also appreciate the characterization assistance of the Central Service of Scientific Instrumentation (SCIC) at the University Jaume I. We also thank the group of F. Fabregat (INAM-UJI) for the analysis and characterization assistance.This research was funded by Spanish Ministry of Economy and Competitiveness under the program Programa Estatal de I+D+I orientada a los retos de la sociedad (IGNITE Project Ref. ENE2017-87671-C3-3-R) and program Proyectos de I+D+i» de los Programas Estatales de Generación de Conocimiento y Fortalecimiento Científico y Tecnológico del Sistema de I+D+i y de I+D+i Orientada a los Retos de la Sociedad, en el marco del Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2017-2020 (Ref. PID2020-116719RB-C43)

Metodología CLIL / AICLE a través de contenidos de Sostenibilidad en las clases de Física y Química

Treball Final de Màster Universitari en Professor/a d'Educació Secundària Obligatòria i Batxillerat, Formació Professional i Ensenyaments d'Idiomes. Codi SAP119. Curs: 2018/2019Este trabajo final de máster (TFM), de acuerdo con la normativa del Máster Universitario en Profesor de Educación Secundaria Obligatoria y Bachillerato, Formación Profesional y Enseñanzas de Idiomas, pertenece a la modalidad de mejora educativa. En este trabajo fin de master (TFM) se utiliza la metodología investigación-acción para introducir una propuesta de mejora didáctica en las clases de Física y Química de 2º de ESO del IES Vila-roja de Almassora. Los objetivos del proyecto contemplan: la introducción del concepto de sostenibilidad y desarrollo sostenible; mejora en el dominio de lengua extranjera, inglés, mediante el uso de la metodología Content and Language Integrated Learning (CLIL) y mejora en la motivación del alumnado por la asignatura de Física y Química. Para cumplir los objetivos propuestos, se ha desarrollado plan de acción, empelando metodologías que fomentan la participación activa como: aprendizaje cooperativo, aprendizaje por indagación o por problemas. Este trabajo contiene diez sesiones, relacionados con contenidos de Física y Química: la mataría, los cambios y energía, donde se puede introducir la sostenibilidad en su vertiente medioambiental. En las sesiones se realizan actividades con Técnicas de Aprendizaje Cooperativo (TAC): técnica 1,2,4, mapa conceptual, taller de ciencias y trabajo de investigación. Además, se utilizan Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC) con uso formativo mediante el empleo de videos educativos, la creación de página web Google site, la búsqueda de información o como hermanita informática (software PowerPoint). Respecto a la evaluación de este plan de acción, se utiliza una triangulación múltiple donde se implican diferentes fuentes (investigador, alumnos y profesor titular), momentos (antes, durante y al finalizar la acción) e instrumentos (diario del investigador, elaboraciones de los alumnos y observación del profesor titular). Tras poner en práctica este trabajo y teniendo en cuenta los indicadores de evaluación definidos para este trabajo (contenido en sostenibilidad, dominio en inglés y participación en el aula), se puede concluir que los objetivos del proyecto de mejora se han alcanzado. Los alumnos han adquirido nuevos conocimientos en sostenibilidad y desarrollo sostenible, siendo capaces de relacionarlos con fenómenos físicos y químicos y aplicarlos en la vida cotidiana. El uso de la metodología CLIL ha resultado exitoso, mejorando el dominio lingüístico, adquiriendo nuevos conocimientos y practicando las que ya tenían. Además, la motivación de los alumnos por seguir aprendiendo inglés, se ha incrementado significativamente tras aplicar el plan de acción. Las metodologías participativas y el uso de los TIC, han supuesto un cambio en el proceso de enseñanza-aprendizaje. Los estudiantes han sido muy participativos en las clases, lo que ha llevado de incremento en la motivación e interés por ambas asignaturas. Además, se han plateado propuestas de mejora, tras el análisis y reflexión sobre proyecto finalizado, que pueden dar paso un futuro trabajo