Oxidul de bismut(III)
faza de la XV prezintă conductivitate electronică de tip p (sarcina este transportată prin găuri pozitive) la temperatura camerei care se transformă în conductivitate de tip n (sarcina este transportată de electroni) între 550 C și 650 C, în funcție de presiunea parțială a oxigenului.Conductivitatea în fazele de la A la Z, A la Z și a la Z este predominant Ionică, ionii de oxid fiind principalul purtător de sarcină. Dintre acestea, cea mai mare conductivitate raportată este cea a lui X – Bi2O3. La 750 de centimetrii C, conductivitatea lui xixt-Bi2O3 este de obicei de aproximativ 1 Scm-1, cu aproximativ trei ordine de mărime mai mare decât fazele intermediare și cu patru ordine mai mare decât faza monoclinică. – bi2o3 are o structură cristalină defectă de tip fluorit în care două dintre cele opt situri de oxigen din celula unitară sunt vacante. Aceste posturi vacante intrinseci sunt foarte mobile datorită polarizabilității ridicate a sub-rețelei cationice cu electronii perechii singulare 6S2 din Bi3+. Legăturile Bi-O au caracter de legătură covalentă și, prin urmare, sunt mai slabe decât legăturile pur ionice, astfel încât ionii de oxigen pot sări în posturi vacante mai liber.
aranjarea atomilor de oxigen în interiorul celulei Unitare a lui XV-Bi2O3 a fost subiectul multor dezbateri în trecut. Au fost propuse trei modele diferite. Sill (1937) a folosit difracție cu raze X pulbere pe probe stinse și a raportat că structura Bi2O3 a fost o fază cubică simplă, cu posturi vacante de oxigen comandate de-a lungul<111>, adică de-a lungul diagonalei corpului cubului. Gattow și Schroder (1962) au respins acest model, preferând să descrie fiecare situs de oxigen (situs 8C) din celula unității ca având o ocupare de 75%. Cu alte cuvinte, cei șase atomi de oxigen sunt distribuiți aleatoriu pe cele opt locuri posibile de oxigen din celula unitară. În prezent, majoritatea experților par să favorizeze această din urmă descriere, deoarece o sub-rețea de oxigen complet dezordonată explică conductivitatea ridicată într-un mod mai bun.
Willis (1965) a folosit difracția neutronică pentru a studia sistemul fluorit (CaF2). El a stabilit că nu poate fi descris de structura ideală a cristalului fluorit, mai degrabă, atomii de fluor au fost deplasați din pozițiile regulate 8c către centrele pozițiilor interstițiale. Shuk și colab. (1996) și Sammes și colab. (1999) sugerează că, din cauza gradului ridicat de tulburare în cadrul modelului de serie al modelului de serie, modelul Willis ar putea fi, de asemenea, utilizat pentru a descrie structura sa.
utilizarea în pile de combustie cu oxid Solid (Sofc)Edit
interesul s-a concentrat pe modelul de tip X – bi2o3, deoarece este în principal un conductor ionic. În plus față de proprietățile electrice, proprietățile de expansiune termică sunt foarte importante atunci când se iau în considerare posibilele aplicații pentru electroliții solizi. Coeficienții de dilatare termică ridicată reprezintă variații dimensionale mari Sub încălzire și răcire, ceea ce ar limita performanța unui electrolit. Trecerea de la temperaturi ridicate δ – Bi2O3 intermediare β – Bi2O3 este însoțită de un volum mare de schimbare și, în consecință, o deteriorare a proprietăților mecanice ale materialului. Acest lucru, combinat cu intervalul de stabilitate foarte îngust al fazei de la XV (727-824 la C), a condus la studii privind stabilizarea sa la temperatura camerei.
Bi2O3 formează cu ușurință soluții solide cu mulți alți oxizi metalici. Aceste sisteme dopate prezintă o gamă complexă de structuri și proprietăți dependente de tipul de dopant, concentrația dopantului și istoricul termic al probei. Cele mai studiate sisteme sunt cele care implică oxizi de metale de pământuri rare, Ln2O3, inclusiv ytria, Y2O3. Cationii metalici din pământuri Rare sunt, în general, foarte stabili, au proprietăți chimice similare între ele și au dimensiuni similare cu Bi3+, care are o rază de 1,03 centi, făcându-i pe toți dopanți excelenți. În plus, lor ionice raze scădere destul de uniform de La3+ (1.032 Å), prin Nd3+, (0.983 Å), Gd3+, (0.938 Å), Dy3+, (0.912 Å) și Er3+, (0.89 Å), pentru Lu3+, (0.861 Å) (cunoscut sub numele de lantanide contracție’), ceea ce le face utile pentru a studia efectul de dopant dimensiune asupra stabilității Bi2O3 faze.
Bi2O3 a fost, de asemenea, utilizat ca aditiv de sinterizare în sistemul de zirconiu dopat cu Sc2O3 pentru SOFC cu temperatură intermediară.