酸化ビスマス(III)

α相は室温でp型電子伝導率（電荷は正孔によって運ばれる）を示し、酸素分圧に応じて550℃から650℃の間でn型電子伝導率（電荷は電子によっΒ相，γ相およびδ相の導電率は主にイオン性であり，酸化物イオンが主な電荷キャリアである。 これらのδ-Bi2O3の最も高い報告された伝導性があります。 750℃では、δ-Bi2O3の導電率は典型的には約1Scm−1であり、中間相よりも約三桁大きく、単斜晶相よりも四桁大きい。 δ-Bi2O3は、単位セル内の八つの酸素サイトの二つが空いている欠陥のある蛍石型の結晶構造を持っています。 これらの固有空格子点は、Bi3+の6s2孤立電子対電子を持つカチオンサブ格子の高い分極性のために非常に可動性がある。 Bi-O結合は共有結合特性を有し、したがって純粋にイオン結合よりも弱いので、酸素イオンは空格子点により自由にジャンプすることができる。

δ-Bi2O3の単位セル内の酸素原子の配置は、過去に多くの議論の対象となってきました。 三つの異なるモデルが提案されている。 Sillén(1937)は急冷された試料に粉末X線回折を用い、Bi2O3の構造は<111>に沿って順序付けられた酸素空格子点を持つ単純な立方相である、すなわち立方体の対角体に沿っていると報告した。 Gattow and Schroder(1962)はこのモデルを拒否し、単位セル内の各酸素部位（8c部位）を75％の占有率を有すると記述することを好んだ。 言い換えれば、6つの酸素原子は、単位セル内の8つの可能な酸素部位にランダムに分布しています。 現在、ほとんどの専門家は、完全に無秩序な酸素サブ格子がより良い方法で高い導電性を説明するので、後者の記述を支持するようである。

Willis(1965)は中性子回折を用いて蛍石(Caf2)系を研究した。 彼は、理想的な蛍石の結晶構造では説明できず、むしろフッ素原子が規則的な8c位置から格子間位置の中心に向かって変位したと判断した。 Shuk et al. ら（１ ９ ９ ６）およびＳａｍｍｅｓら（１ ９ ９ ７）。 (1999)は、δ-Bi2O3における高度の障害のために、ウィリスモデルをその構造を記述するために使用することもできることを示唆している。

固体酸化物型燃料電池（Sofc）での使用Edit

δ-Bi2O3は主にイオン伝導体であるため、関心が集中しています。 固体電解質の用途を検討する際には、電気的特性に加えて、熱膨張特性が非常に重要です。 高い熱膨張係数は、加熱および冷却下での大きな寸法変動を表し、電解質の性能を制限する。 高温δ-Bi2O3から中間β-Bi2O3への遷移は、大きな体積変化を伴い、その結果、材料の機械的特性の劣化を伴う。 これは、δ相（727-824℃）の非常に狭い安定性範囲と組み合わせて、室温への安定化に関する研究につながっています。

Bi2O3は他の多くの金属酸化物と容易に固溶体を形成する。 これらのドープされた系は，ドーパントの種類，ドーパント濃度および試料の熱履歴に依存する構造および特性の複雑な配列を示す。 最も広く研究されているシステムは、イットリア、Y2O3を含む希土類金属酸化物、Ln2O3を含むものです。 希土類金属カチオンは一般に非常に安定であり、互いに同様の化学的性質を有し、半径が1.03ÅのBi3+とサイズが類似しており、すべて優れたドーパント さらに、それらのイオン半径は、La3+（1.032Å）からNd3+、（0.983Å）、Gd3+、（0.938Å）、Dy3+、（0.912Å）およびEr3+、（0.89Å）、Lu3+、（0.861Å）（”ランタニド収縮”として知られている）までかなり均一に減少し、bi2O3相の安定性に及ぼすドーパントサイズの影響を研究するのに有用である。

Bi2O3は、中間温度SOFC用のSc2O3ドープジルコニアシステムの焼結添加剤としても使用されています。