zirconium hydroxide coprecipitation e.g. as a result of formation of a separate chemical 
compound of scandium and zirconium such as Zr

1-x

Sc

x

O(OH)

y

.

nН

2

О. It can also be 

assumed that scandium cations can be absorbed on zirconium hydroxide surface, but 
this hypothesis also grounds on possibility of formation surface hydroxo complexes of 
zirconium and scandium. 

NMR Study of the Processes of Zirconium Compounds of Zr

(1-x)

Sc

x

O

y 

Type 

Formation. In thermal decomposition of zirconium compounds hydroxo complex 
ZrО(ОН)

2

.

nН

2

O [7] is the main intermediate form, its decomposition leads to 

formation of zirconium dioxide solid phase. When added to initial solutions, stabilizing 
additives in the process of coprecipitation interact with the main matrix, forming 
appropriate complexes such as Zr

1-x

Мe

x

O(OH)

y

.

nН

2

О, or surface compounds due to 

absorption forces. In the process of thermal treatment precipitates are dehydrated to 
form solid replacement solutions such as Zr

(1-x)

Mе

x

О

y.

. 

Effects of scandium (III) as well as ligands (H

2

O, OH

-

) on structural and chemical 

characteristics of forming the products of hydroxo zirconium complexes thermal 
decomposition were studied in samples of Zr

0,92

Sc

0,08

O(OH)

0,5

.

nН

2

О. 

The samples were roasted at temperatures 20 - 1200°C for one hour. The study 

was made using NMR МAS 

1

Н and stationary NMR 

45

Sс

.

. NMR spectra were recorded 

on a 

Bruker Avance 400 spectrometer. Mass loss was determined using the technique 

of thermogravimetric analysis. The phase composition was determined by X-ray phase 
analysis.  

As seen in Fig. 2 NMR МАS 

1Н

 spectra for zirconium oxides with Sc additive are 

significantly changing during thermal treatment of the sample. The initial sample 
spectrum consists of a single line shifted towards the high frequencies side at δ =83,6 
ppm relative to Larmor frequency and width at half height (∆ν

1/2

=2,4 ppm). Heating 

the sample to 100°C causes shifting of the line at δ=84.4 ppm and the sample expansion 
(∆ν

1/2

=6,8 ppm). Heating the sample to 150°C results in further shifting of this line 

towards the higher frequencies at δ=85.4 ppm, its width remaining unchanged. 

Besides, against a wide line background there stand out distinctly at least three 

relatively narrow components of equal width (∆ν

1/2

=1 ppm) with chemical shifts 

δ

1

=85,66; δ

2

=84,43 and δ

3

=83,26 ppm and intensity relations 6:3:1 accordingly. 

Calcination of the sample to 250°C leads to a shift of the whole spectrum towards the 
low frequencies side, lessening of the spectrum intensity, retention of multiplicity and 
relationship between the intensities of the narrow components. Calcination of the 
sample to 400°C causes a further shift towards the low frequencies side, lessening of 
triplet which fully disappears in the sample calcined at 500°C. 

In proton resonance spectrum of the sample heated in the temperature interval 

500-700°C three weakly resolvable components at δ=83,5 ppm are observed. A shift 
of the whole spectrum towards the high frequencies side, next towards the low 

- 1403 -