CC BY
12
ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК:546.3
_ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ Bi2Se3-SmSbSe3_
DOI: 10.31618/ESU.2413-9335.2021.3.84.1320 Садыгов Фуад Микаил
д.х.н., проф., кафедры «Общей и неорганической химии Бакинский государственный университет,
Баку
Джафарова Назрин Вагиф
магистр кафедры «Общей и неорганической химии Бакинский государственный университет,
Баку
Исмаилов Закир Ислам
к.т.н., доцент, кафедр «Общей и неорганической химии
Бакинский государственный университет,
Баку
Мамедова Саба Гусейнхан
к.х.н. доцент, кафедр «Общей и неорганической химии
Бакинский государственный университет,
Баку
UOT:546.3
PHYSICOCHEMICAL STUDY OF THE SYSTEM BI2SE3-SMSBSE3
Sadigov Fuad Mikail
doctor of chemical sciences, prof., department "General and inorganic chemistry Baku State University, Baku
Jafarova Nazrin Vaqif
master student of the department "General and inorganic chemistry Baku State University, Baku
Ismailov Zakir Islam
Ph.D. Associate Professor, Departments "General and inorganic chemistry Baku State University, Baku
Mamedova Saba Huseynkhan
Ph.D. Associate Professor, Departments "General and inorganic chemistry Baku State University, Baku
АННОТАЦИЯ
Химическое взаимодействие в системе Bi2Se3-SmSbSe3 исследовано методами физико-химического анализа (ДТА, РФА, МСА, измерением микротвердости и определением плотности) построена диаграмма состояния.
В результате выявлено, что диаграмма состояния системы относится к квазибинарному эвтектическому типу. В системе Bi2Se3-SmSbSe3 в соотношении компонентов 1:1 образуется одно конгруэнтно плавящиеся при температуре 1150К тройное соединение состава SmSb1)5Bi1)5Se6. По результатам рентгенофазового анализа установлено, что соединение SmSb1,5Bi1,5Se6 кристаллизуется в тетрагональной сингонии с параметрами решетки: а= 20,03А, с=13,85А, z=3, плотность рпикн=7,25 г/см3, Ррент=7,33 г/см3.
На основе Bi2Se3 обнаружено область твердых растворов, которые доходят до 6 мол % SmSbi.sBii^See.
В системе Bi2Se3-SmSbSe3 обнаружен непрерывный ряд твердых растворов в интервале концентрации 0-50 мол % Bi2Se3 (SmSbSe3-SmSbi,5Bii,5Se6).
Соединения Bi2Se3 и SmSbi,5Bii,5Se6 образуют эвтектику, состава 20 мол % Bi2Se3 при температуре 800К.
ABSTRACT
The chemical interaction in the Bi2Se3-SmSbSe3 system is investigated by the methods of physicochemical analysis (DTA, XRD, MSA, microhardness measurement and density determination), a state diagram is constructed.
As a result, it was revealed that the state diagram of the system belongs to the quasi-binary eutectic type. In the Bi2Se3-SmSbSe3 system in a i: i ratio of components, one triple compound of the composition SmSbi,5Bii,5Se6 melting congruently at a temperature of ii50K is formed. According to the results of X-ray phase analysis, it was found that the SmSbi,5Bii,5Se6 compound crystallizes in the tetragonal system with lattice parameters: a = 20.03 A, c = 13.85 A, z = 3, density ppicn = 7.25 g/от3, prent = 7 , 33 g/от 3.
On the basis of Bi2Se3, a region of solid solutions wbias found, which reach 6 mol% SmSbi,5Bii,5Se6.
In the Bi2Se3-SmSbSe3 system, a continuous series of solid solutions was found in the concentration range 050 mol% Bi2Se3 (SmSbSe3- SmSbi,5BiuSe6).
Compounds Bi2Se3 and SmSbi,5Bii,5Se6 form a eutectic with a composition of 20 mol% Bi2Se3 at a temperature of 800K.
Ключевые слова: система, сплав, анализ, фаза, температура, диаграмма, эвтектика
Key words: system, alloy, analysis, phase, temperature, diagram, eutectic
Введение
Известно, что халькогениды элементов V основной группы и системы с участием халькогенидов редкоземельных элементов, служат основой для создания материалов электронной промышленности. Халькогениды висмута В^Х3 (х=Б, Бе, Те) и получение сплавов на их основе являются полупроводниками, обладающими фоточувствительными и термоэлектрическими свойствами [1-3].
Последние годы полученные на их основе топологические изоляторы интенсивно
исследуются [4,5] халькогениды редкоземельных элементов, а также многокомпонентные фазы на их основе относятся к перспективным соединениям для разработки термоэлектрических материалов. Халькогениды редкоземельных элементов обладают термоэлектрическими, магнитными и гальваномагнитными свойствами [6,7]. Поэтому исследование фазовых равновесий в системе В12Без-Бт8Ъ8ез весьма актуальна.
Цель исследования
Целью настоящей работы является изучение физико-химического исследования системы ВЬБе3-БтБЬБез поиск новых фаз и твердых растворов.
Экспериментальная часть
Тройные сплавы системы ВЬ8е3-8тБЪ8е3 синтезировали в двух температурной печи ампульным методом из компонентов ВЬБе3 и Бт8ЪБе3 в интервале температур 900-12000С и по снятым термограмм определяли температурный режим плавления.
С целью достижения равновесного состояния, полученные сплавы отжигали при температуре 650К в течении 500 часов. Отожжённые сплавы системы исследовали методами физико-химического анализа.
Термический анализ сплавов проводили на Термоскан-2 и ВДТА-8м2 в инертной атмосфере с использованием W-W/Re-термопар, скорость нагрева составляла 5 град/мин. Для исследования микроструктурного анализа использовали микроскоп марки МИМ-8 шлифы сплавов травили разбавленной азотной кислотой (1:1). РФА проводили на диффрактометре Д2 PHSER с использованием СиКа измерения с Ni фильтром. Микротвердость сплавов системы измеряли на микротвердомере ПМТ-3. Плотность сплавов системы определяли пикнометрическим методом, в качестве рабочей жидкости использовали толуол.
Результаты и их обсуждение
Сплавы системы Bi2Se3-SmSbSe3 устойчивы не взаимодействуют с водой и органическими растворителями, минеральные кислоты (HNO3, H2SO4) сильно разлагают их с выделением H2Se. ДТА сплавов системы Bi2Se3-SmSbSe3 показал, что на термограммах сплавов обнаружено по два эндотермических эффектов (кроме сплавов состава 50 мол % Bi2Se3).
МСА сплавов системы Bi2Se3-SmSbSe3 изучали после отжига 6000С в течение 200 часов. Установлено, что кроме сплавов из области концентраций 0-50 и 95-100 мол % Bi2Se3 все сплавы двухфазные. В системе гомогенные области твердые растворы на основе Bi2Se3 составляют 5 мол % при температуре 300К.
Микроструктуры сплавов состава 0-50 мол % Bi2Se3 однофазные, это указывает на то, что в этой области образуются непрерывный ряд твердых растворов в указанном интервале концентраций (050 мол % Bi2Se3). Микроструктуры сплавов системы 5, 10, 50, 80 и 95 мол % Bi2Se3 приведены на рисунке 1.
в) д)
Рис. 1 Микроструктуры сплавов системы Bi2Se3-SmSbSe3 а)10, б) 50, в) 80, д) 90 мол % Bi2Se3
Рентгенофазовый анализ указывает, что дифрактограмма сплавов состава 50 мол % Bi2Seз сильно отличается от дифрактограмм исходных компонентов.
Дифракционные максимумы и
межплоскостные расстояния, обнаруженные на дифрактограмме 50 мол % Bi2Seз отличаются от
исходных соединений, это говорит о том, что в системе образуется новое соединение состава SmSbl,5Bil,5Se6.
На основании результатов физико-химического анализа построена диаграмма состояния системы Bi2Seз- SmSbSeз (рис.2).
mol %
Рис.2 Т-х фазовая диаграмма системы Bi2Seз- SmSbSeз
Диаграмма состояния системы
характеризуется наличием одного химического соединения БтБЬ^ВЬ^Беб плавящегося конгруэнтно при температуре 1150К. Ликвидус системы состоит из кривых моновариантных равновесий р-фаза, БтБЬ^ВЬ^Беб, а-фаза.
а-фаза и БтБЪ^ВЬ^Беб совместно кристаллизуются в эвтектической точке, состав отвечает 80 мол % В12Бе3 при этом температура плавления составляет 800К [8,9]. В области 0-50 мол % В12Бе3 образуется непрерывный ряд твердых растворов.
Соединение БтБЪ^В^^Беб в области концентраций 50-53 мол % В12Бе3 образуют твердые растворы, это указывает, что соединение имеет область гомогенности.
При измерении микротвердости сплавов системы В12Бе3-Бт8Ъ8е3 обнаружено три ряда значений микротвердости. Для р-фазы твердых растворов на основе В12Бе3 микротвердость составляет (1000-1250) МПа, а значение микротвердости для новой фазы БтБЪ^В^^Беб соответствует (2230-2450) МПа.
Для а-фазы твердых растворов на основе Бт8ЪБе3 микротвердость составляет (2325- 2500) МПа. Соединение Бт8ЪБе3 плавится конгруэнтно при температуре 1150К, кристаллизуется в ромбической сингонии с параметрами решетки: а=8,52 А, в=10,21 А, с=4,13 А.
Выводы
Методами физико-химического анализа исследовано химическое взаимодействие в системе В12Бе3-Бт8Ъ8е3 в широком интервале концентраций и построена Т-х диаграмма состояния системы.
Установлено, что система В12Бе3-Бт8Ъ8е3 относится к эвтектическому типу. В системе образуется одно химическое соединение БтБЪ^ВЬ^Беб плавящееся при температуре 1150К конгруэнтно.
Установлено, что это соединение кристаллизуется в тетрагональной сингонии с
УДК 541.64:678.7
параметрами решетки: а= 20,03Ä, с= 13,85Ä, z=3, плотность рпикн=7,25 г/см3, Ррент=7,33 г/см3.
Список литературы
1. Ярембаш Е.И., Елисеев А.А. «Халькогениды редкоземельных элементов». М.: Наука. -1975.-275 с.
2.Абрикасов Н.Х., Банкина В.Ф., ПорецкаяЛ.В. «Полупроводниковые халькогениды и сплавы на их основе». М.: Наука. -1975.-220с.
3.Kristie, J. Koski et. al. Chemical Intercalation of Zerovalent Metals into 2D Layered Bi2Se3 Nanoribbons //Journal of the American Chemical Society. - 2012. - Vol. 134. -P. 13773-13779. https://doi.org/10.1021/ja304925t
4.Садыгов Ф.М., Гамбарова Г.Т., Исмаилов З.И., Ильяслы Т.М. Электрофизические свойства растворов на основе Bi2Se3 // Кинетика механизма кристаллизации: тезисы док.УП Межд. науч. конф. - Иванова. - 2014. - с. 65-66. http://crystal.isc-ras.ru
5. Ганбарова Г.Т., Садыгов Ф.М., Ильяслы Т.М., Исмаилов З.И. Электрофизические свойства твердых растворов на основе Bi2Se3 / Кинетика и механизм кристаллизации / Тезисы докладов VIII Межд. Науч. Конф., Иваново. Россия. -2014.-с.65-66
6. Никифонов В.Н., Морозкин А.В., Ирхин В.Ю. Термоэлектрические свойства редкоземельных сплавов. /Физика металлов и материаловедение.-2013.т.4(8).-с.711-720
7.Кульбачинский, В.А., Кытин, В.Г., Кудряшов А.А ., Тарасов П.М. Термоэлектрические свойства монокристаллов Bi 2Te 3 , Sb 2Te 3 и Bi 2Se 3 с магнитными примесями./ Журнал химии твердого тела.- 2012.том. - 193. - с. 47-52. DOI: 10.1016 / j.jssc.2012.03.042
8.Лякишев Н.П. « Диаграммы состояния двойных металлических систем», Справочник, М.: Машиностроение - 1996, Том 3.- 435 с.
9. Новоселова А. В., Лазарев В.Б. Физико-химические свойства полупроводников веществ, Справочник. М.:Наука. - 1979.- 340с.
МЕДЬСОДЕРЖАЩИЕ НАНОКОМПОЗИТЫ НА ОСНОВЕ ИЗОТАКТИЧЕСКОГО ПОЛИПРОПИЛЕНА И ЭТИЛЕНПРОПИЛЕНДИЕНОВОГО КАУЧУКА
Курбанова Нушаба Исмаил кызы
Доктор хим. наук, руководитель лаборатории Института полимерных материалов НАН Азербайджана,
г. Сумгаит
Алимирзоева Наида Аманулла кызы
Научный сотрудник Института полимерных материалов НАН Азербайджана,
г. Сумгаит Кулиев Азер Мамед оглы Старший научный сотрудник Института полимерных материалов НАН Азербайджана,
г. Сумгаит
