Vismutti (III) oksidi
α-faasilla on huoneenlämpötilassa p-tyypin elektroninen johtavuus (varaus kulkee positiivisten reikien mukana), joka muuttuu n-tyypin johtavuudeksi (varaus kulkee elektronien mukana) 550 °C: n ja 650 °C: n välillä hapen osapaineesta riippuen.Β -, γ-ja δ-faasien johtavuus on pääosin ioninen oksidi-ionien ollessa tärkein varauskantaja. Näistä δ-Bi2O3: lla on suurin raportoitu johtavuus. 750 °C: n lämpötilassa δ – Bi2O3: n johtavuus on tyypillisesti noin 1 Scm−1, noin kolme suuruusluokkaa suurempi kuin välivaiheet ja neljä kertaluokkaa suurempi kuin monokliininen vaihe. δ-Bi2O3: lla on viallinen fluoriittityyppinen kiderakenne, jossa yksikkösolun kahdeksasta happipaikasta kaksi on tyhjänä. Nämä luontaiset avoimet työpaikat ovat erittäin liikkuvia johtuen kationin alihilan suuresta polarisoituvuudesta Bi3+: n 6S2: n yksinäisen elektroniparin kanssa. Bi-O-sidoksilla on kovalenttinen sidos luonne ja ne ovat siten heikompia kuin puhtaasti ionisidokset, joten happi-ionit voivat hypätä vapaammin avoimiin sidoksiin.
happiatomien sijoittumisesta δ-Bi2O3: n yksikkösolussa on keskusteltu paljon aiemmin. On ehdotettu kolmea eri mallia. Sillén (1937) käytti jauheen Röntgendiffraktiota sammutetuissa näytteissä ja kertoi bi2o3: n rakenteen olevan yksinkertainen kuutiollinen vaihe, jossa happivapaat oli järjestetty pitkin<111>, eli kuution rungon lävistäjää pitkin. Gattow ja Schroder (1962) hylkäsivät tämän mallin ja kuvasivat mieluummin yksikkösolun jokaisen happipaikan (8c-paikan) olevan 75-prosenttinen. Toisin sanoen, kuusi happiatomia jaetaan satunnaisesti kahdeksalle mahdolliselle happipaikalle yksikkösolussa. Tällä hetkellä useimmat asiantuntijat näyttävät suosivan jälkimmäistä kuvausta, koska täysin epäjärjestyksessä oleva hapen alihila selittää suuren johtavuuden paremmalla tavalla.
Willis (1965) käytti neutronidiffraktiota tutkiessaan fluoriittijärjestelmää (CaF2). Hän päätti, että sitä ei voitu kuvata ihanteellinen Fluoriitti kiderakenne, vaan fluoriatomit olivat siirtyneet säännöllisesti 8c kantoja kohti keskuksia, interstitiaalinen kantoja. Shuk ym. (1996) ja Sammes et al. (1999) ehdottaa, että koska δ – Bi2O3: n epäjärjestys on suuri, Willis-mallia voitaisiin käyttää myös sen rakenteen kuvaamiseen.
käyttö kiinteissä oksidipolttokennoissa (SOFCs)Edit
kiinnostus on keskittynyt δ-Bi2O3: een, koska se on pääasiassa ionijohtaja. Sähköisten ominaisuuksien lisäksi lämpölaajenemisominaisuudet ovat erittäin tärkeitä, kun tarkastellaan mahdollisia sovelluksia kiinteille elektrolyyteille. Suuret lämpölaajenemiskertoimet edustavat suuria mittavaihteluita lämmityksessä ja jäähdytyksessä, mikä rajoittaisi elektrolyytin suorituskykyä. Siirtyminen korkean lämpötilan δ-Bi2O3: sta keskitason β – Bi2O3: een liittyy suureen tilavuusmuutokseen ja siten materiaalin mekaanisten ominaisuuksien heikkenemiseen. Tämä yhdistettynä δ-faasin hyvin kapeaan stabiilisuusalueeseen (727-824 °C) on johtanut tutkimuksiin sen stabiloitumisesta huoneenlämpöön.
Bi2O3 muodostaa helposti kiinteitä liuoksia monien muiden metallioksidien kanssa. Näillä seostetuilla järjestelmillä on monimutkainen joukko rakenteita ja ominaisuuksia, jotka riippuvat seostusaineen tyypistä, seostusaineen pitoisuudesta ja näytteen lämpöhistoriasta. Tutkituimpia järjestelmiä ovat harvinaisten maametallien oksidit, Ln2O3, mukaan lukien yttria, Y2O3. Harvinaisten maametallien kationit ovat yleensä hyvin stabiileja, niillä on samanlaiset kemialliset ominaisuudet toisiinsa nähden ja ne ovat kooltaan samanlaisia kuin Bi3+, jonka säde on 1,03 Å, mikä tekee niistä kaikista erinomaisia dopantteja. Lisäksi niiden ionisäteet pienenevät melko tasaisesti LA3+: sta (1.032 Å) Nd3+: n, (0.983 Å), Gd3+: sta (0.938 Å), Dy3+: sta (0.912 Å) ja Er3+: sta (0.89 Å) LU3+: aan (0.861 Å) (tunnetaan nimellä ”lantanidin supistuminen”), mikä tekee niistä hyödyllisiä tutkittaessa dopantin koon vaikutusta Bi2O3-faasien stabiilisuuteen.
Bi2O3: A on käytetty myös sintrauksen lisäaineena sc2o3 – seostetussa zirkoniajärjestelmässä keskilämpötilan SOFC: lle.