frequencies side and again towards the high frequencies side is connected with changes 
in volume magnetic susceptibility of the sample while it is dehydrated and 
dehydroxylated. Appearance of triplet at temperatures under 150°C and its 
disappearance at 400°C are connected with changes in proton group structure of 
zirconia when calcined. 

 

 
Figure 2. NMR MAS 

1

Н spectra of Zr

0,92

Sc

0,08

O(OH)

0,5

 n

.

Н

2

О sample calcined 

at temperatures, 

º

C: 1 – 20; 2 – 150; 3 – 400; 4 – 500; 5 – 700 

 
To evaluate the number of various proton groups, mass loss control had been 

carried out in the whole temperature interval. Comparing NMR data and loss on 
ignition it is possible to single out various groups and their thermal stability. So, most 
of mass loss (29,56%) occurs at temperatures under 150° C which is connected with 
desorption of water molecules from ZrО

2

 nanocrystals surface. 

On the other hand, in NMR 

1

Н spectra shift of the line towards the high 

frequencies side and their broadening were observed. This indicates the presence of 
OH groups on the surface of the crystals and between these groups and water molecules 
an intensive proton exchange is occurring which slows down when a significant 
amount of water molecules is lost. Other proton groups are singled out at higher 
temperatures in three stages: 150 – 400°С, 400 – 600°С and 600 – 800°С and amount 
to 9,22, 2,42 and 0,82 mass % accordingly (Fig. 3). These three stages fully correlate 
with three stages of change in proton spectra. 

The appearance of a triplet while calcinating the sample under 150°C is quite 

unusual. This indicates that on significant losses of water peculiar proton groups have 
been formed in ZrO

2

 which manifest themselves as a triplet in NMR spectrum.  

 

∆ν, ppm 

- 1404 -