ХАРАКТЕРА ХИМИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В ТРОЙНОЙ СИСТЕМЕ ER-BI (SB)-SE. Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

52.

53

54.

55.

Comprehensive Analytical Chemistry. 2007. V.49. P.357-377.

Kuriyama S., Rechnitz G. Plant tissue- 56.

based bioselective membrane electrode

for glutamate // Analytica Chimica Acta.

1981. V.131. P.91-96.

Mojica E.R.E., Merca F., Micor J. Fiber

of kapok (Ceiba pentandra) as component

of a metal sensor for lead in water 57.

samples // Philippine Journal of Crop

Science. 2002. V.27(2). P.37-42.

Ouangpipat W., Lelasattarathkul T.,

Dongduen C., et al. Bioaccumulation and

determination of lead using treated-

Pennisetum-modified carbon paste 58.

electrode // Talanta. 2003. V.61(4).

P.455-464.

Mojica E.R.E., Gomez S.P., Micor J.R.L., et al. Lead detection using a pineapple

bioelectrode // Philippine Agricultural Scientist. 2006. V.89. P.134- 140. Mojica E.R.E., Vidal J.M., Pelegrina A.B., et al. Voltammetric determination of lead (II) ions at carbon paste electrode modified with banana tissue // Journal of Applied Sciences. 2007. No7. P.1286-1292.

Mojica E.R.E., Santos J.H., Micor J.R.L. Determination of lead using a feather-modified carbon paste electrode by anodic stripping voltammetry // World Applied Sciences. 2007. V.2(5). P.512-518.

Mojica E.R.E., Tocino A., Micor J., et al. A feather-trode sensor for detecting lead ions // Philippine Journal of Science. 2005. V.134(1). P.51-56.

УДК:546.3

ХАРАКТЕРА ХИМИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В ТРОЙНОЙ СИСТЕМЕ ER-BI (SB)-SE.

DOI: 10.31618/ESU.2413-9335.2021.2.82.1213 Садыгов Фуад Микаил

д.х.н., проф., кафедры «Общей и неорганической химии Бакинский государственный университет,

Баку

Ализаде Нигяр Мубариз

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

UOT:546.3

CHARACTER OF CHEMICAL INTERACTION IN THE TRIPLE SYSTEM ER-BI (SB) -SE.

Sadigov Fuad Mikail

doctor of chemical sciences, prof., department "General and inorganic chemistry Baku State University, Baku

Alizade Nigar Mubariz

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

АННОТАЦИЯ

Методами физико-химического анализа исследованы системы Bi2Seз-Er2Seз и Sb2Seз- Er2Seз которые являются квазибинарным сечением тройной системы Er-Bi-Se и Er-Sb-Se.

Индицированием рентгенограмм порошков установлено, что образование тройных фаз состава Er -Sb(Bi)-Se3 соединения ErSbSe3 и ErBiSe3 кристаллизуются в ромбической сингонии типа стибнита: параметры кристаллической решётки ErSbSe3 следующие а=12,49, в=14,25, с=4,15 А, а ErBiSe3 а=12,43, в=14,20, с=3,95 А. Растворимость Er2Se3 со стороны Bi2(Sb2)Se3 составляет 3-5 мол % при температуре 300К соответственно.

МСА показывает, что сплавы системы Er2Se3- Sb2Se3 (Bi2Se3) содержанием 95,97,50 мол. % Er2Se3 состоят из одной фазы, а остальные из двух фаз. Соединения ErBiSe3 с твердым раствором на основе Bi2Se3 образуют эвтектику, содержащую 15 мол. % Er2Se3, которая плавится при 700К.

ABSTRACT

The systems Bi2Se3-Er2Se3 and Sb2Se3-Er2Se3, which are a quasi-binary section of the ternary system Er-BiSe and Er-Sb-Se, have been studied by the methods of physicochemical analysis.

Indication of powder X-ray diffraction patterns established that the formation of ternary phases of the composition Er-Sb (Bi)-Se3 of the compounds ErSbSe3 and ErBiSe3 crystallize in the orthorhombic system of the stibnite type: the parameters of the crystal lattice of ErSbSe3 are as follows a = 12.49, b = 14.25, c = 4, 15 А, and ErBiSe3 a = 12.43, b = 14.20, c = 3.95 А. The solubility of Er2Se3 on the side of Bi2 (Sb2) Se3 is 3-5 mol% at a temperature of 300K, respectively.

MSA shows that alloys of the Er2Se3-Sb2Se3 (Bi2Se3) system with a content of 95.97.50 mol. % Er2Se3 consist of one phase, and the rest of two phases. ErBiSe3 compounds with a solid solution based on Bi2Se3 form a eutectic containing 15 mol. % Er2Se3, which melts at 700K.

Ключевые слова: система, фаза, кристаллизация, сплав, температура, разрез

Key words: system, phase, crystallization, alloy, temperature, cut

Введение:

Халькогениды сурьмы состава БЪ2Хз(Х -Бе, Те) и твердые растворы на их основе используются в качестве термоэлектрического материала при изготовлениип-ветвей термоэлектрических

приборов. Халькогениды висмута, а также многокомпонентные фазы на их основе относятся к перспективным веществам для разработки термоэлектрических и фотоэлектрических материалов [1-4]. Селениды висмута и стибиума относятся к различным классам полупроводников, в которых электронная структура компонентов сильно различается.

Получение на основе Bi2Se3 и БЪ2Бе3 новых термоэлектрических материалов является актуальной задачей и требует фундаментальных поисков в указанной области. Поэтому исследование фазообразования тройных систем Er-Bi (Sb)-Se имеет научное и практичное значение.

Цель исследования:

Целью настоящей работы является, изучение характера химического взаимодействия компонентов в тройной системе Ег-Б^8Ъ)-Бе

Материалы и методы исследования:

С целью выяснения характера химического взаимодействия компонентов в тройной системе Ег-Б^БЪ)^е исследованы разрезы Bi2Seз-Er2Seз и БЪ2Без- Ег2Без.

Соединение БЪ2Бе3 плавится конгруэнтно, кристаллизуется в ромбической сингонии типа БЪ2Б3 относится к пр. гр. РЬпт^ь16. Параметры решетки: а=11,43, в=11,79, с=3,87.

Соединение Bi2Seз кристаллизуется в ромбической сингонии типа тетрадимита (ВЬТе2Б) с параметрами элементарной ячейки а=17,34, в=17,78, с=4,82. Селенид висмута является полупроводником п-типа с шириной запрещенной зоны 0,35 эВ [1]. Монокристаллы Bi2Seз имеют слоистую структуру с электропроводимостью вдоль слоев 2000 Ом-1см-1, термо-эдс - 100 МКВ/град., и удельной теплопроводностью 0,025

ккал/смсград.; микротвердость Bi2Se3 равна 720 МПа [2, 3].

Er2Se3 образуется с открытым максимумом при1800К, относится к кубической сингонии [4,5] а=17,653, в=7,22,с=3,95 Ä Er2Se3 кристаллизуется в тетрагональной пространственной группе P-4m2. Структура трехмерная.

Er2Se3 является полупроводником, удельная электропроводность ст=6,6-26,5 Ом-1см-1 (300К), коэффициент термо-ЭДС а=250-400мкв/град (при 300К). Ширина запрещенной зоны ДЕ=0,25эВ [5].

Характер химического взаимодействия в системе Bi2Se3-Er2Se3 и Sb2Se3- Er2Se3 изучали дифференциально термическим (ДТА), рентгенографическим (РФА), микроструктурным (МСА) анализами и измерением микротвердости и плотности. Для синтеза образцов использовали Bi (Sb) марки В-5,селен марки В-4 и эрбиум марки ЭрМ-0.

Режим синтеза подбирали исходя из физико-химических свойств элементарных компонентов, бинарных соединений Bi2Se3, Er2Se3 и Sb2Se3 и предварительных данных ДТА тройных сплавов.

Сплавы получали непосредственным сплавлением компонентов в эвакуированных кварцевых ампулах при 1150К с последующим медленным охлаждением при выключенной печи.

Образцы с содержанием 60 мол % Er2Se3 и выше получали в виде спека. Их повторно измельчали и превращали в таблетки. Сплавы с содержанием Er2Se3 ниже 60 мол % компактные, темно-серого цвета с металлическим блеском. Для достижения гомогенности сплавы после синтеза дополнительно отжигали при температурах на 50-100К ниже солидуса в течении 500 часов. Полученные образцы подвергали детальному физико-химическому исследованию. Запись кривых нагревания и охлаждения сплавов осуществляли на Linseis START 1600, «Термоскан-2», РФА-осуществляли снятием рентгенограммы

порошков на дифрактометре фирмы «Bruqer» марки D8 Advance (на CuK2-излучение).

Для исследования МСА (микраскоп марки МИМ-7) шлифы сплавов травили разбавленной азотной кислотой (1:1), микротвердость сплавов системы измеряли на микротвердомере ПМТ-3 при нагрузках 10 и 20 Г. Погрешность измерения составляла 2,2-4,3%. Ликвидус

высокотемпературной части диаграммы выполняли на ВДТА-8м2 в инертной атмосфере с использованием W-W/Re-термопар. Скорость нагрева 40град/мин. При исследовании

микроструктуры сплавов использовали травитель состава 10 мол. % конц. H2SO4+45г K2Q2O7+90 мол. % H2O время травления 26с. МСА показывает, что сплавы системы Er2Se3- Sb2Se3 (Bi2Se3) содержанием 95,97,50 мол. % Er2Se3 состоят из одной фазы, а остальные из двух фаз.

Результаты и обсуждение:

На основании результатов, полученных вышеуказанными методами построены фазовые диаграммы систем Er2Se3-Bi2Se3 и Er2Se3-Sb2Se3 (рис.1и рис.2).

гп о I %

Рис. 1 Фазовая диаграмма системы Sb2Se3-Er2Se3

то1 %

Рис. 2 Фазовая диаграмма системы В12$е3-Ег2$ез,

Как видно из рисунков, обе системы являются квазибинарным и эвтектического типа. Из фазовой диаграммы системы Ег2Без-БЪ2Без видно, что при соотношении 1:1 происходит перитектическое образование соединений состава ЕгБЬ(В^Без в близи БЪ2Без обнаружено область растворимости до 5 мол. % при 300К. ЕгБЬБез образует эвтектику с БЪ2Без при 85 мол. %.

Область диаграммы богатая Е^Без наиболее тугоплавкая. Соединения Е^Бе3 с а-твердым раствором на основе Bi2Seз образуют эвтектику, содержащую 15 мол. % Е^Без (рис.2) которая

плавится при 700К. Растворимость Е^Без в Bi2Seз при 300К составляет 5 мол. %.

Индицированием рентгенограмм порошков ЕгБЬБе3 установлено, что эти соединения изоструктурные и кристаллизуются ромбической сингонии типа БЬ2Б3.

Параметры элементарной ячейки ЕгБЬБез составляют: а=12,49, в=14,55, с=5,82 А, Е^Без: а=12,68, в=14,30, с=5,15 А,

Межплоскостные расстояния (d, А) пк1 и интенсивности линий указанных соединений на дифрактограмме приведены в таблице.

Таблица

Межплоскостные расстояния ^Д) hkl и интенсивности линий на дифрактограмме соединений

ErSbSeз и ErBiSeз

ЕгБЬБез Е^Без

d, А а, % Ш 4 А а, % Ш 4 А а, % Ш 4 А а, % Ш

5,7344 35 210 2,2565 25 341 5,5648 20 200 1,5474 13 550

4,7036 20 030 2,2214 25 530 5,0246 14 120 1,4645 15 071

4,1204 17 001 2,0917 10 600 3,9230 30 220 1,3761 10 271

3,9553 35 011 2,0691 10 610 3,5238 100 130 1,7624 9 620

3,7638 11 230 2,0159 20 161 3,2457 33 201 1,7264 25 414

3,5983 11 230 1,9775 20 022 3,0910 70 320 1,6320 9 061

3,3960 100 140 1,9192 25 270 2,7875 30 400

3,3462 24 211 1,8651 10 601 2,6938 11 040

3,3712 45 330 1,8200 25 370 2,6143 12 031

3,0994 50 031 1,7220 15 402 2,5311 15 131

2,2712 35 231 2,4876 25 420

3,0994 12 340 2,5850 10 330

2,7789 12 141 2,2368 28 500

2,6968 10 500 2,1571 10 050

2,6206 26 331 2,0645 14 520

2,5101 18 060 1,9278 38 002

2,4903 12 154 1,8537 19 160

2,3517

2,2892

Из таблицы видно, что рентгенографическая плотность ErSbSe3, ErBiSe3 равна 6,35, 6,01 г/см3, а пикнометрическая 6,30, 6,21 г/см3, а микротвердость составляет 2310 и 2015 Мпа соответственно.

Выводы:

1 .Методами дифференциально-термического (ДТА), рентгенофазового (РФА) и микроструктурного (МСА) анализов, измерением микротвердости изучен характер физико-химического взаимодействия систем Bi2Se3-Er2Se3 и Sb2Se3- Er2Se3 которые являются квазибинарным сечением тройной системы Er-Bi-Se и Er-Sb-Se.

2.Построена диаграмма состояния систем и установлено, что они относится к простому эвтектическому типу.

Список использованных источников

1. Ярембаш Е.И., Елисеев А.А. «Халькогениды редкоземельных элементов». М.: Наука 197.5-275 с.

2.Абрикасов Н.Х., Банкина В.Ф., ПорецкаяЛ.В.«Полупровод-никовые

халькогениды и сплавы на их основе». М.: Наука 1975.-220с.

3.Гольцман Б.М., Кудинов В.А., Смирнов И.А. «Полупроводниковые термоэлектрические материалы на основе Bi2Te3». М.: Наука 1972,320 с.

4. Садыгов Ф.М., Ильяслы Т.М., Ганбарова Г.Т., Исмаилов З.И. и др. Фазовые равновесия в системе Bi2Se3-Nd3Se4 и электрофизические свойства образующихся фаз // Успехи современного естествознания. - 2016. - N° 4. - с. 5356; http://www.natural-sciences.ru/ru/article/view?id=35861

5. 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

6. 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

_ФОРМИРОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОЗНАНИЯ_

DOI: 10.31618/ESU.2413-9335.2021.2.82.1204 Корнеева Любовь Александровна

канд. хим. наук,

доцент кафедры химии и электрохимической энергетики Мясникова Надежда Викторовна

канд. хим. наук,

доцент кафедры химии и электрохимической энергетики

Национальный исследовательский университет «МЭИ»,

г. Москва,

Грошева Светлана Николаевна

учитель начальных классов школы № 878, Стасенко Наталья Вячеславовна

руководитель методического объединения учителей начальных классов школы № 878, ГБОУ города Москвы «Школа № 878»,

г. Москва

АННОТАЦИЯ

Состояние окружающей среды во многом зависит от компетентности и уровня эколого-природоохранной подготовки технических специалистов. Цель образования: «От образования об окружающей среде к образованию для окружающей среды». Базовая идея, положенная в основу формирования системы взглядов в процессе обучения - концепция экологического образования. Исследовано формирование экологического сознания учащихся и студентов от начальных классов до выпуска квалифицированных специалистов с широким экологическим образованием -природопользователей нового поколения.

ABSTRACT

The state of the environment largely depends on the competence and level of environmental training of technical specialists. The purpose of education is: "From education about the environment to education for the environment". The concept of environmental education is the basic idea underlying the formation of a system of