Свинец висмутат - Lead bismuthate
Свинец висмутат является сверхпроводником с формулой Pb(BiO3)2. был обнаружен только в последние годы[когда? ] в лаборатории, поскольку он не встречается в природе. Висмутат свинца образует пятивалентную структуру, значительно отличающуюся от обычных ионных взаимодействий висмутат натрия, но аналогичен висмутату 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 повторяющиеся слои. октаэдрические геометрии. Затем положительно заряженные атомы свинца распределяются внутри слоев, образуя гексагональную элементарную ячейку с атомом свинца в каждом из углов. Плотность кристалла 9,18 г / см.3. Вес формулы составляет 233,99 г / моль.[1] Объем блока кристаллической структуры 169,26 А3. Параметры решетки (а) - 5,321 ангстрем.
Использует
Свойства полупроводника
Одним из первых применений висмутата свинца была его способность быть полупроводник. При легировании металлом, который имеет на один электрон меньше (легирование p-типа), он имеет способность проводить. Его коэффициент полезного действия также увеличивается до диапазона от 0,2 до 0,6.[2] Его применение в качестве полупроводника включает смешивание Bi2О3, PbO и SiO2, в краску и покройте солнечные батареи краской. Различные растворители и состав трех химикатов дали разную эффективность полупроводников.
Стеклянные аппликации
Свинцово-висмутатное стекло широко используется в промышленности и электротехнике. Свинцово-висмутатное стекло имеет плотность в диапазоне 7,639-7,699 г / см.3 и показатель преломления в пределах 2,47–2,9.[1] Но что наиболее важно, свинцово-висмутатное стекло имеет уникально большое окно пропускания, содержащее длины волн в инфракрасном (ИК) и УФ-видимом диапазонах.[4] Благодаря этому висмутат свинца может использоваться в спектральных устройствах, таких как оптические переключатели и фотоионические устройства, системы обнаружения, основанные на чувствительности к инфракрасному (ИК) и тепловому излучению, лазерные материалы, оптические волноводы и чертежи волокон без кристаллов.[5] Хотя, к сожалению, свинцово-висмутатное стекло само по себе не образуется и его довольно сложно сделать. Поскольку висмутат свинца плавится в процессе формирования стекла, он становится менее стабильным и имеет тенденцию кристаллизоваться при понижении температуры, создавая менее полупрозрачный и глянцевый продукт.[2] Свинцовый висмутат имеет высокий парамагнитный содержание ионов. Таким образом, висмутат свинца в сочетании с увеличивающимися концентрациями катионов металлов или аддуктов оксидов, таких как Fe2О3, MnO или Gd2О3 увеличивает эффект стабилизации и окно пропускания висмутата свинца, что приводит к кристаллизации структуры стекла.[6] Например, варьируя молярный процент Li2O в свинцово-висмутатном стекле с формулой Li2О- [Би2О3-PbO] может увеличить диапазон пропускания до длин волн, превышающих 10-15 микрометров в ИК-спектрах и 420-450 нм в УФ-видимых спектрах.[3] Исследователи работают над улучшением висмутата свинца, расширяя окно передачи, чтобы соответствовать еще большему количеству оптических приложений. В частности, исследования показали, что при одновременном использовании достаточных количеств оксидов бария и цинка для стабилизации свинцово-висмутатных стекол снижение пропускания инфракрасного излучения становится незначительным по сравнению со стабильностью стекла.[2] Однако эти оксиды не равны и не могут быть полностью замещены друг другом. Следовательно, оба из них должны быть доступны и использоваться вместе, чтобы минимизировать кристаллизацию и улучшить стабилизацию стекла, чтобы было только небольшое снижение пропускания инфракрасного излучения.[2]
Приложения для органического разложения
Висмутат свинца фотокаталитически активен. Его можно использовать для разложения органических соединений при облучении видимым светом.[7] Это полезно для защиты окружающей среды и очистки 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 ширины запрещенной зоны.[7]
Примечания
- ^ а б c d Кумада, Нобухиро; Миура, Акира; Такеи, Такахиро; Яшима, Масатомо (2014). «Кристаллические структуры пятивалентного висмутата, SrBi2O6 и оксида свинца висмута (Pb1 / 3Bi2 / 3) O1.4». Журнал азиатских керамических обществ. 2 (2): 150–153. Дои:10.1016 / j.jascer.2014.02.002.
- ^ а б c d США 3723141, Dumbaugh, W., "Инфракрасные пропускающие свинцово-висмутатные очки", выпущенные 27 марта 1973 г.
- ^ а б c Пан, А; Гош, А (01.06.2000). «Новое семейство свинцово-висмутатного стекла с большим пропускающим окном». Журнал некристаллических твердых тел. 271 (1): 157–161. Дои:10.1016 / S0022-3093 (00) 00111-3. ISSN 0022-3093.
- ^ Кумада, Нобухиро; Сюй, Нан; Миура, Акира; Такей, Такахиро (2014). «Получение и фотокаталитические свойства новых висмутатов кальция и свинца». Журнал Японского керамического общества. 122 (1426): 509–512. Дои:10.2109 / jcersj2.122.509. ISSN 1882-0743.
- ^ Lin, H .; Pun, E. Y.B .; Chen, B.J .; Чжан Ю. Ю. (1 марта 2008 г.). «Висмутатные стекла, не содержащие свинца и кадмия, легированные редкоземельными ионами». Журнал прикладной физики. 103 (5): 056103. Дои:10.1063/1.2891252. ISSN 0021-8979.
- ^ Саймон, S; Поп, R; Саймон, V; Coldea, M (1 декабря 2003 г.). «Структурные и магнитные свойства свинцово-висмутат оксидных стекол, содержащих парамагнитные ионы в S-состоянии» (PDF). Журнал некристаллических твердых тел. 331 (1): 1–10. Дои:10.1016 / j.jnoncrysol.2003.08.079. ISSN 0022-3093.
- ^ а б Такеи, Такахиро; Харамото, Рие; Дун, Цян; Кумада, Нобухиро; Ёнэсаки, Ёсинори; Киномура, Нобуказу; Мано, Такаяки; Нисимото, Сюнсуке; Камешима, Йошикадзу; Мияке, Мичихиро (1 августа 2011 г.). «Фотокаталитическая активность различных пятивалентных висмутатов при облучении видимым светом» (PDF). Журнал химии твердого тела. 184 (8): 2017–2022. Дои:10.1016 / j.jssc.2011.06.004. ISSN 0022-4596.
Рекомендации
- Кулея, Евгений (1 января 2011 г.). «Структурное и магнитное поведение свинцово-висмутатных стекол, содержащих редкоземельные ионы». Журнал некристаллических твердых тел. 357 (1): 50–54. Дои:10.1016 / j.jnoncrysol.2010.09.013. ISSN 0022-3093.
- США 4235644, Кристофер Р. С. Нидес, "Толстопленочная серебряная металлизация для кремниевых солнечных элементов", выпущено 31 августа 1979 г.
- Хун-Тао, Солнце; 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». Письма о китайской физике. 21 (9): 1759. Дои:10.1088 / 0256-307X / 21/9/023. ISSN 0256-307X.
- 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. Дои:10.1103 / PhysRevB.66.012301.
- Pisarski, Wojciech A .; Писарская, Иоанна; Лисецкий, Радослав; Доминик-Дзик, Гражина; Рыба-Романовский, Витольд (2 апреля 2012 г.). «Тушение люминесценции ионов Dy3 + в свинцово-висмутатных стеклах». Письма по химической физике. 531: 114–118. Дои:10.1016 / j.cplett.2012.01.071. ISSN 0009-2614.