Bizmut (III)-oxid

a főfázisú P-típusú elektronikus vezetőképességet mutat (a töltést pozitív lyukak hordozzák) szobahőmérsékleten, amely az oxigén parciális nyomásától függően n-típusú vezetőképességgé alakul át (a töltést elektronok hordozzák) 550-650 fő között.A fő töltéshordozó az oxidionok, amelyek a fő töltéshordozók. Ezek közül a bi2o3 rendelkezik a legnagyobb bejelentett vezetőképességgel. 750 6c-nál a bi2o3 vezetőképessége általában körülbelül 1 Scm – 1, ami körülbelül három nagyságrenddel nagyobb, mint a közbenső fázis, és négy nagyságrenddel nagyobb, mint a Monoklin fázis. 6-bi2o3 hibás fluorit típusú kristályszerkezettel rendelkezik, amelyben az egységcellában lévő nyolc oxigénhely közül kettő üres. Ezek a belső üresedések nagyon mozgékonyak a kation alrács magas polarizációja miatt a 6s2 magányos pár elektronok nak, – nek Bi3+. A Bi-O kötések kovalens kötési karakterűek, ezért gyengébbek, mint a tisztán ionos kötések, így az oxigénionok szabadabban ugorhatnak az üres helyekre.

az oxigénatomok elrendezése az egységcellán belül a 6-Bi2O3 a múltban sok vita tárgyát képezte. Három különböző modellt javasoltak. Sill (1937) porröntgendiffrakciót használt kioltott mintákon, és arról számolt be, hogy a Bi2O3 szerkezete egyszerű köbös fázis volt, oxigén üres állásokkal<111>, azaz a kocka test átlója mentén. Gattow és Schroder (1962) elutasították ezt a modellt, és inkább az egységcellában lévő oxigénhelyeket (8C hely) 75% – os kihasználtsággal jellemezték. Más szavakkal, a hat oxigénatom véletlenszerűen oszlik el az egységcellában lévő nyolc lehetséges oxigénhelyen. Jelenleg úgy tűnik, hogy a legtöbb szakértő az utóbbi leírást részesíti előnyben, mivel egy teljesen rendezetlen oxigén alrács jobb módon magyarázza a magas vezetőképességet.

Willis (1965) neutrondiffrakciót használt a fluorit (CaF2) rendszer tanulmányozására. Megállapította, hogy az ideális fluorit kristályszerkezettel nem lehet leírni, inkább, a fluor atomok a szabályos 8c pozíciókból az intersticiális pozíciók középpontjai felé tolódtak el. Shuk et al. (1996) és Sammes et al. (1999) azt sugallják, hogy a nagyfokú rendellenesség miatt a 6o3 – ban a Willis-modell is használható szerkezetének leírására.

felhasználás szilárd-oxid üzemanyagcellákban (Sofc-k)szerkesztés

az érdeklődés középpontjában az áll, hogy a bi2o3 elsősorban ionvezető. Az elektromos tulajdonságok mellett a hőtágulási tulajdonságok nagyon fontosak a szilárd elektrolitok lehetséges alkalmazásának mérlegelésekor. A magas hőtágulási együtthatók nagy méretváltozásokat jelentenek fűtés és hűtés közben, ami korlátozná az elektrolit teljesítményét. Az átmenet a magas hőmérsékletű CAC-ról a CAC – ra a magas hőmérsékletű CAC – ról a CC-re a CC-re a magas hőmérsékletű CAC-ból a CC-be a CC-be a CC-be a CC-be a CC-be a CC-be a CC-be a CC-be a CC-be. Ez, kombinálva a nagyon szűk stabilitási tartománya a 6-fázisú (727-824 C), vezetett tanulmányok annak stabilizálása szobahőmérsékletre.

a Bi2O3 könnyen képez szilárd oldatokat sok más fémoxiddal. Ezek az adalékolt rendszerek összetett szerkezeteket és tulajdonságokat mutatnak, amelyek az adalékanyag típusától, az adalékanyag koncentrációjától és a minta termikus előzményeitől függenek. A legszélesebb körben tanulmányozott rendszerek azok, amelyek ritkaföldfém-oxidokat tartalmaznak, Ln2O3, beleértve az yttria-t, Y2O3. A ritkaföldfémek kationjai általában nagyon stabilak, kémiai tulajdonságaik hasonlóak egymáshoz, méretük hasonló a Bi3+ – hoz, amelynek sugara 1,03^, így mindegyik kiváló adalékanyag. Továbbá, a ionos sugarak csökkenése meglehetősen egységesen a La3+ (1.032 Å), a Nd3+, (0.983 Å), Gd3+, (0.938 Å), Dy3+, (0.912 Å), valamint Er3+, (0.89 Å), hogy Lu3+, (0.861 Å) (ismert, mint a ‘anyag jelentősen összehúzódás’), így hasznos, hogy tanulmányozza a hatását dopant méret a stabilitás, a Bi2O3 fázis.

a Bi2O3 – at szinterelő adalékként is használták az Sc2O3-adalékolt cirkónium-oxid rendszerben a köztes hőmérsékletű SOFC-hez.