Висмутат свинца
Висмутат свинца представляет собой полупроводник с формулой Pb (BiO 3 ) 2 . Его обнаружили только в последние годы [ когда? ] в лаборатории, поскольку он не встречается в природе. Висмутат свинца образует пятивалентную структуру, существенно отличающуюся от регулярных ионных взаимодействий висмутата натрия , но аналогичную структуре висмутата стронция. [1] В структуре шесть атомов кислорода октаэдрически координированы как с атомами висмута, так и с атомами свинца. Атомы висмута и кислорода образуют отрицательно заряженные слои, создавая повторяющуюся октаэдрическую геометрию . Положительно заряженные атомы свинца затем распределяются внутри слоев, образуя шестиугольную элементарную ячейку с атомом свинца в каждом из углов. Плотность кристалла 9,18 г/см. 3 . Формульная масса составляет 233,99 г/моль. [1] Объем единицы кристаллической структуры составляет 169,26 А. 3 . Параметры решетки (а) составляют 5,321 ангстрем.
Использование
[ редактировать ]Полупроводниковые свойства
[ редактировать ]Одним из первых обнаруженных применений висмутата свинца была его способность быть полупроводником . При легировании металлом, имеющим на один электрон меньше ( легирование p-типа ), он обладает способностью проводить проводимость. Его коэффициент полезного действия также увеличивается до диапазона от 0,2 до 0,6. [2] Его применение в качестве полупроводника включает смешивание Bi 2 O 3 , PbO и SiO 2 с краской и покрытие этой краской солнечных панелей. Различные растворители и составы трех химических веществ приводили к разной эффективности полупроводников.
Применение стекла
[ редактировать ]
Стекло из висмутата свинца стало очень полезным в промышленном и электротехническом секторе. Свинцово-висмутатное стекло имеет плотность в пределах 7,639-7,699 г/см. 3 и показатель преломления в пределах 2,47-2,9. [1] Но самое главное, стекло из висмутата свинца имеет уникально большое окно пропускания, содержащее длины волн в инфракрасном (ИК) и видимом УФ-диапазоне. [4] Благодаря этому висмутат свинца может использоваться в спектральных устройствах, таких как оптические переключатели и фотоионные устройства, системах обнаружения, основанных на чувствительности к инфракрасному (ИК) и тепловому излучению, лазерных материалах, оптических волноводах и чертежах бескристаллических волокон. [5] Однако, к сожалению, стекло из висмутата свинца не может образоваться само по себе, и его довольно сложно изготовить. Поскольку висмутат свинца плавится в процессе формования стекла, он становится менее стабильным и имеет тенденцию к кристаллизации при понижении температуры, в результате чего продукт становится менее прозрачным и глянцевым. [2] Висмутат свинца имеет высокое содержание парамагнитных ионов. Таким образом, висмутат свинца в сочетании с увеличивающимися концентрациями катионов металлов или оксидных аддуктов, таких как Fe 2 O 3 , MnO или Gd 2 O 3 , увеличивает эффект стабилизации и окно пропускания висмутата свинца, что приводит к кристаллизации структуры стекла. [6] Например, изменение мольного процента Li 2 O в стекле из висмутата свинца по формуле Li 2 O-[Bi 2 O 3 -PbO] может увеличить диапазон пропускания до длин волн за пределами 10–15 микрометров в ИК-спектрах и 420–420–420–420–100 мкм. 450 нм в УФ-Вид спектрах. [3] Исследователи работают над улучшением висмутата свинца, расширяя окно передачи, чтобы оно соответствовало еще большему числу оптических приложений. В частности, исследования показали, что если для стабилизации стекол из висмутата свинца одновременно использовать достаточные количества оксидов бария и цинка, снижение пропускания инфракрасного излучения становится незначительным по сравнению со стабильностью стекла. [2] Однако эти оксиды не равны и не могут быть полностью заменены друг другом. Следовательно, оба они должны быть доступны и использоваться вместе, чтобы минимизировать кристаллизацию и улучшить стабилизацию стекла, чтобы было лишь незначительное уменьшение пропускания инфракрасного излучения. [2]
Приложения для разложения органических веществ
[ редактировать ]Висмутат свинца фотокаталитически активен. Его можно использовать для разложения органических соединений под воздействием видимого света. [7] Это полезно для целей очистки окружающей среды и воды. Однако висмутат свинца не так эффективен при разложении органических веществ, как оксиды или висмутаты других металлов, из-за его широкой валентной зоны и небольшой запрещенной зоны. [7]
Примечания
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д Кумада, Нобухиро; Миура, Акира; Такей, Такахиро; Яшима, Масатомо (2014). «Кристаллические структуры пятивалентного висмутата SrBi2O6 и оксида висмута свинца (Pb1/3Bi2/3)O1.4» . Журнал азиатских керамических обществ . 2 (2): 150–153. дои : 10.1016/j.jascer.2014.02.002 .
- ^ Jump up to: а б с д США 3723141 , Дамбо, В., «Инфракрасные пропускающие очки из висмутата свинца», выдан 27 марта 1973 г., присвоен У. Дамбо.
- ^ Jump up to: а б с Пан, А; Гош, А (1 июня 2000 г.). «Новое семейство свинцово-висмутатного стекла с большим пропускающим окном» . Журнал некристаллических твердых тел . 271 (1): 157–161. Бибкод : 2000JNCS..271..157P . дои : 10.1016/S0022-3093(00)00111-3 . ISSN 0022-3093 .
- ^ Кумада, Нобухиро; Сюй, Нань; Миура, Акира; Такей, Такахиро (2014). «Получение и фотокаталитические свойства новых висмутатов кальция и свинца» . Журнал Керамического общества Японии . 122 (1426): 509–512. дои : 10.2109/jcersj2.122.509 . ISSN 1882-0743 .
- ^ Лин, Х.; Игра слов, ЕМБ; Чен, Би Джей; Чжан, ГГ (1 марта 2008 г.). «Бисмутатные стекла, не содержащие свинца и кадмия, легированные редкоземельными ионами». Журнал прикладной физики . 103 (5): 056103–056103–3. Бибкод : 2008JAP...103e6103L . дои : 10.1063/1.2891252 . ISSN 0021-8979 .
- ^ Саймон, С; Поп, Р; Саймон, В; Колдеа, М. (1 декабря 2003 г.). «Структурные и магнитные свойства оксидных стекол свинца-висмутата, содержащих парамагнитные ионы в S-состоянии» (PDF) . Журнал некристаллических твердых тел . 331 (1): 1–10. Бибкод : 2003JNCS..331....1S . doi : 10.1016/j.jnoncrysol.2003.08.079 . ISSN 0022-3093 . [ мертвая ссылка ]
- ^ Jump up to: а б Такей, Такахиро; Харамото, Рие; Донг, Цян; Кумада, Нобухиро; Ёнесаки, Ёсинори; Киномура, Нобукадзу; Мано, Такаюки; Нишимото, Сюнсукэ; Камэсима, Ёсиказу; Мияке, Мичихиро (1 августа 2011 г.). «Фотокаталитическая активность различных пятивалентных висмутатов под воздействием видимого света» (PDF) . Журнал химии твердого тела . 184 (8): 2017–2022. Бибкод : 2011ЖССЧ.184.2017Т . дои : 10.1016/j.jssc.2011.06.004 . ISSN 0022-4596 .
Ссылки
[ редактировать ]- Кулеа, Ойген (1 января 2011 г.). «Структурное и магнитное поведение свинцово-висмутатных стекол, содержащих редкоземельные ионы». Журнал некристаллических твердых тел . 357 (1): 50–54. Бибкод : 2011JNCS..357...50C . дои : 10.1016/j.jnoncrysol.2010.09.013 . ISSN 0022-3093 .
- США 4235644 , Кристофер Р.С. Нидс, «Толстопленочная серебряная металлизация для кремниевых солнечных элементов», выдан 31 августа 1979 г., передан EI du Pont de Nemours and Co.
- Хун-Тао, Вс; Де-Бао, Чжан; Ши-Цин, Сюй; Ши-Сюнь, Дай; Ли-Ли, Ху; Чжун-Хун, Цзян (2004). «Физические свойства новых свинцово-висмутатных стекол с большими пропускающими окнами». Китайские буквы по физике . 21 (9): 1759. Бибкод : 2004ЧФЛ..21.1759С . дои : 10.1088/0256-307X/21/9/023 . ISSN 0256-307X . S2CID 250836248 .
- Пан, А.; Гош, А. (20 июня 2002 г.). «Корреляция релаксационной динамики и спектров проводимости с катионной перетяжкой в ионопроводящих стеклах» . Физический обзор B . 66 (1): 012301. Бибкод : 2002PhRvB..66a2301P . дои : 10.1103/PhysRevB.66.012301 .
- Писарский, Войцех А.; Писарска, Джоанна; Лисецкий, Радослав; Доминиак-Дзик, Гражина; Рыба-Романовский, Витольд (2 апреля 2012 г.). «Тушение люминесценции ионов Dy3+ в стеклах висмутата свинца». Письма по химической физике . 531 : 114–118. дои : 10.1016/j.cplett.2012.01.071 . ISSN 0009-2614 .