| dc.description.abstract | Oppgaven omfatter studier av strukturelle og magnetiske egenskaper til materialer med lagdelt struktur i klassen lagdelte dobbelthydroksider (LDH). LDHer er lagdelte leirematerialer der det sitter vann og ladningsbalanserende anioner mellom lagene. Mange ulike kombinasjoner kationer med ulik ladning kan danne lagene, og LDHer har derfor en rekke interessante potensielle bruksområder. Dette omfatter blant annet multifunksjonelle nanokompositter med både polymerer og andre lagdelte strukturer i kombinasjon med LDH har blitt produsert. Det er særlig verdt å nevne en nanokompositt der enkeltlag av stoffet TaS2 plasseres imellom enkeltlag av den delaminerte LDHen Ni0,66Al0,33(OH)2(NO3)0,33, og det resulterende materialet får samtidig superledning og magnetisk ordning ved 4K[1]. LDHer kan også brukes i «smarte medisiner» der virkestoffet tas opp i LDHstrukturen, og LDHen beskytter og frigjør virkestoffeer gradvis over lang tid. Andre potensielle bruksområder for LDHer er som absorbenter for å fjerne forurensende eller giftige anioner, og som katalysatormaterialer eller bæremateriale for katalysatorer[2]. LDH fungerer blant annet som katalysator i reaksjoner som katalyseres av basiske seter som finnes på LDHen. Formålet med oppgaven er å undersøke magnetiske egenskaper i de lagdelte strukturene til LDHer. Måten dette har blitt gjort på er ved å måle magnetismen med variasjoner i atomstrukturen, både når avstanden mellom lagene varierer og når den kjemiske sammensetningen gjør det. De studerte LDH leirene har todimensjonal karakter med magnetiske kationer innen lagene. Dette har gitt mulighet til å variere de magnetiske egenskapene ved substitusjon (endring av sammensetning) innen disse lagene, og ved at avstandene mellom lagene langs stableretningen (c-aksen) endres. Det siste er gjort ved å modifisere kjemien i mellomlaget, ved enten å endre mengde av absorbert vann eller endre typen av interkallert anion. Det var også meningen å studere magnetiske egenskaper for enkeltvise magnetiske flak som er løst ut av materialet og stabilisert i en suspensjon. Dette viste seg ikke mulig innen rammen av oppgaven. Imidlertid er magnetiske egenskaper studert for pulverprøver gjennom magnetiseringsmålinger (PPMS). Studien har gitt flere interessante resulteter. Magentiseringsdataene viser tydelig at de studerte prøvene er antiferromagnetisk ordnet under ca 16K, og at stoffene omvandles helt eller delvis til ferromagneter i en sterkt magnetisk felt (9T) ved 4K. I noen av prøvene blir to spesielle fenomener observert: Flere av NiCr-prøvene som har lav krystallinitet har en ZFC-kurve som overstiger FC-kurven, og noen av disse viser såkalt sommerfugl-hysterese. Resultatene er interessante fordi de viser at dårlig krystalline LDHer kan ha egenskaper det er verdt å studere. Det har lyktes å delaminere NiCr-LDH til kolloidal dispersjon. Denne har blitt karakterisert, og det er sannsynlig at nanopartiklene består av enkeltlag av brusitt-typen. Grunnen til at de magnetiske målingene inne ble gjennomført er at det finnes noen utfordringer ved å måle magnetismen til flytende prøver, herunder at det er viktig at det ikke er bevegelse i prøven. For å bidra til å utvikle forståelsen av todimensjonale strukturrelaterte fenomener har undersøkelser av strukturen til det steinsaltliknende dekomposisjonsproduktet til LDHer også vært et viktig formål med oppgaven. Strukturstudiene omfatter Rietveld-modellering av røntgendiffraktogrammer fra LDHstrukturer med ulike sammensetninger, og strukturer disse danner gjennom dekomponering. En metastabil steinsalt-liknende struktur dannes dersom CoAl dekomponerer under svært inert atmosfære, og litteraturen indikerer at denne strukturen i noen LDH-systemerkan være knyttet til en «hukommelses-effekt» der den lagdelte LDH-strukturen kan gjenoppstå fra det steinsalt-liknende oksidet når vann tilsettes. Denne dekomponerte strukturen er undersøkt for å påvise anisotropi i sammenlikning med en lik struktur fremstilt fra en intermediær isotrop spinellfase. Det har blitt rapportert at CoAl ikke regenererer, men steinsaltstrukturen etter dekomposisjon er den samme som for MgAl som kan regenerere. Regenrerering av leire har potensiale til å brukes i CO2-fagst eller absorbsjon av andre anioner som dekomponerer til flyktige specier. CO2 fangst og sykling av LDH-systemer ved absorbsjon-desorbsjon gjennom reinterkalering er omtalt i litteraturen. Desorbsjonen foregår under He-flow. Styrken til LDHer i sammenlikning med andre materialer for CO2-fangst er at LDHer har den beste stabiliteten under sykling, og at effektiviteten øker når atmosfæren er vannholdig[3]. Regenerering kan gi en annerledes måte å sykle LDHer på, ved at anionene etter de har blitt tatt opp i strukturen kan dekomponeres termisk til flyktige specier, så materialet kan sykles til gjentatt bruk. Denne mekanismen kan gi andre fortrinn enn absorbsjon-desorbsjonsmekanismen, som at CO2 frigis i ufortynnet form under oppvarming. | nor |