Mechanochemical activation assisted solid state synthesis, self-propagating high-temperature synthesis, and characterisation of Ti-containing solid solutions with spinel-, pseudobrookite- and Mn5Si3-type structures

Many natural minerals exist in the form of a solid solution. The systematic changes in structural and physical properties of oxide solid solutions are of geological importance and allow for wide applications. In order to understand the composition-structureproperty relations, substitutional solid solutions of CuxZn2−xTiO4, ZnxMg1−xTi2O5 and CuxMg1−xTi2O5 have been synthesised by mechanochemical activation assisted solid state synthesis. Self-propagating high-temperature synthesis has been employed to achieve the interstitial solid solutions of Ti5Si3Zx (Z refers to the element boron or oxygen). The changes in the crystal structure and physical properties due to the formation of solid solutions are investigated by employing X-ray diffraction, neutron diffraction, Raman spectroscopy, low-temperature heat capacity, thermal expansion, scanning electron microscopy, UV-vis spectroscopy, plane-wave ultrasound spectroscopy and density functional theory calculations.Viele natürliche Minerale sind Mischkristalle. Die Bildung von Mischkristallen durch Austausch von Kationen einesMinerals führt zu systematischen Änderungen der strukturellen, thermodynamischen und physikalischen Eigenschaften. Es ist von fundamentalem Interesse, die Zusammensetzung – Struktur – Eigenschaftsbeziehungen zu verstehen. Titan ist eine wesentliche Komponente von feuerfesten gesteinsbildenden Mineralen und ist eins der 18 häufigsten Elemente in unserem Sonnensystem. Die Synthese, Untersuchungen zur Struktur und die Charakterisierung von titanhaltigen Mischkristallen trägt zu unserem kristallographischenWissen bei