Reactivity with hydrogen of pure iron oxide and of iron oxides doped with oxides of Mn,Co, Ni and Cu

Using dynamic TG in H₂, X-ray powder diffraction and Mössbauer Spectroscopy the reactivities fot hydrogen reduction of Fe₂O₃ prepared at different temperatures, Fe₂O₃ doped with oxides of Mn, Co, Ni and Cu prepared at 300C from nitrate precursors and intermediate spinels derived from above samples during reduction have been explored. The reactivity is higher for finely divided Fe₂O₃ prepared at 250C. The reduction is retarded by Mn, marginally affected by Co and accelerated by Ni and Cu, especially at higher (5 at.%) dopant concentration. These reactivities confirmed also by isothermal experiments, are ascribed to the nature of disorder in the metastable intermediate spinels and to hydrogen spill over effects.

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Zusammenfassung Mittels Debye-Scherrer-Aufnahmen, Mössbauer-Spektroskopie und DTG in WasserstoffatmosphÄre wurde die ReaktivitÄt bezüglich der Reduktion mit Wasserstoff von Fe₂O₃, versetztem Fe₂O₃ und von intermediÄren Spinellen aus der Reduktion obiger Proben untersucht. Die reinen Fe₂O₃-Proben wurden bei verschiedenen Temperaturen hergestellt. Mit Oxiden von Mn, Co, Ni und Cu versetzte Fe₂O₃-Proben wurden bei 300C aus Nitrat-VorlÄufern hergestellt. Eine höhere AktivitÄt besteht für fein zerkleinertes, bei 250C hergestelltes Fe₂)O₃. Die Reduktion wird durch Mn verzögert, durch Co unwesentlich beeinflu\t und durch Ni und Cu beschleunigt, besonders bei höheren Konzentrationen (5 mol%). Diese ReaktivitÄten, die auch durch isotherme Experimente bestÄtigt werden konnten, wurden der Ungeordnetheit in den metastabilen intermediÄren Spinellen sowie Wasserstoff-überschu\-Effekten zugeschrieben.

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The authors thank Dr. Chitra Sankar for her help and useful discussions on the Mössbauer studies carried out. They also thank A. V. Narayan and D. Molliah for their assistance with the figures.