Vismut (III) oksid

den α-fasen utviser p-type elektronisk ledningsevne (ladningen bæres av positive hull) ved romtemperatur som forvandles til n-type konduktivitet (ladning bæres av elektroner) mellom 550 °C og 650 °C, avhengig av oksygenpartialtrykket.Konduktiviteten i steget, γ og δ-fasene er overveiende ionisk med oksid-ioner som hovedladningsbærer. Av disse δ-Bi2O3 har høyest rapportert konduktivitet. Ved 750 °C er konduktiviteten til δ – Bi2O3 typisk omtrent 1 Scm−1, omtrent tre størrelsesordener større enn mellomfasene og fire ordrer større enn den monokliniske fasen. δ-Bi2O3 har en defekt fluoritt-type krystallstruktur der to av de åtte oksygenstedene i enhetscellen er ledige. Disse inneboende ledige stillingene er svært mobile på grunn av den høye polarisabiliteten til kationundergitteret med 6s2-lone parelektronene I Bi3+. Bi – o-bindingene har kovalent bindingskarakter og er derfor svakere enn rent ioniske bindinger, slik at oksygenioner kan hoppe inn i ledige stillinger mer fritt.

arrangementet av oksygenatomer i enhetscellen til δ-Bi2O3 har vært gjenstand for mye debatt tidligere. Det er foreslått tre forskjellige modeller. Sillé (1937) brukte pulverrøntgendiffraksjon på slokkede prøver og rapporterte at strukturen Til Bi2O3 var en enkel kubisk fase med oksygen ledige stillinger bestilt langs< 111 >, dvs.langs kubekroppens diagonale. Gattow Og Schroder (1962) avviste denne modellen, og foretrakk å beskrive hvert oksygenområde (8c-område) i enhetscellen som å ha 75% belegg. Med andre ord fordeles de seks oksygenatomene tilfeldig over de åtte mulige oksygenstedene i enhetscellen. For tiden synes de fleste eksperter å favorisere sistnevnte beskrivelse som en helt uordnet oksygenundergitter står for høy ledningsevne på en bedre måte.

Willis (1965) brukte nøytrondiffraksjon for å studere fluoritt (caf2) – systemet. Han bestemte seg for at det ikke kunne beskrives ved den ideelle fluorittkrystallstrukturen, men fluoratomene ble forskjøvet fra vanlige 8c-stillinger mot sentrene av interstitialposisjonene. Shuk et al. (1996) Og Sammes et al. (1999) antyder at Willis – modellen på grunn av den høye graden av uorden I δ-Bi2O3 også kunne brukes til å beskrive strukturen.

Bruk I Fast oksid brenselceller (Sofc)Edit

Interessen har sentrert seg på δ – Bi2O3 da Det hovedsakelig er en ionisk leder. I tillegg til elektriske egenskaper er termiske ekspansjonsegenskaper svært viktige når man vurderer mulige anvendelser for faste elektrolytter. Høye termiske ekspansjonskoeffisienter representerer store dimensjonale variasjoner under oppvarming og kjøling, noe som vil begrense ytelsen til en elektrolytt. Overgangen fra den høye temperaturen δ-Bi2O3 til den mellomliggende β-Bi2O3 er ledsaget av en stor volumendring og dermed en forringelse av materialets mekaniske egenskaper. Dette, kombinert med det svært smale stabilitetsområdet til δ-fasen (727-824 °C), har ført til studier av stabilisering til romtemperatur.

Bi2O3 danner enkelt faste løsninger med mange andre metalloksider. Disse dopede systemene viser et komplekst utvalg av strukturer og egenskaper avhengig av typen dopant, dopantkonsentrasjonen og prøvens termiske historie. De mest studerte systemene er de som involverer sjeldne jordmetalloksider, Ln2O3, inkludert yttria, Y2O3. Sjeldne jordmetallkationer er generelt svært stabile, har lignende kjemiske egenskaper til hverandre og er like Store Som Bi3+, som har en radius på 1,03 Å, noe som gjør dem alle gode dopanter. Videre, sin ioniske radier redusere ganske jevnt fra La3+ (1.032➀), gjennom Nd3+, (0.983➀), Gd3+, (0.938➀), Dy3+, (0.912➀) og Er3+, (0.89➀), for å Lu3+, (0.861 Å) (kjent som «lanthanide sammentrekning’), noe som gjør dem til nyttige for å studere effekten av dopant størrelse på stabilitet av Bi2O3 faser.

Bi2O3 har også blitt brukt som sintringsadditiv i Sc2O3-dopet zirkoniumsystem for MELLOMTEMPERATUR SOFC.