IONIC CONDUCTIVITY AND THERMAL STABILITY OF BiF3 CRYSTALS

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The temperature dependence of the ionic conductivity σdc(T) and thermal stability of BiF3 crystals with the structure of orthorhombic β-YF3 (sp. gr. Pnma, a = 6.5620(1) Å, b = 7.0144(1) Å, c = 4.8410(1) Å, V/Z = 55.71 Å3), grown from melt by the vertical directional crystallization technique have been investigated. The electrical characteristics of BiF3 are obtained from impedance measurements in the temperature range of 360−540 K. The σdc value at T = 500 K and the ion transport activation enthalpy ΔHa are found to be 2.5 × 10−5 S/cm and 0.48 ± 0.05 eV, respectively. The ΔHa value for the crystal studied is smaller by a factor of 1.4 in comparison with the isostructural rare-earth (Tb, Ho, Er, Y) trifluorides, which is due to the high electronic polarizability and large ionic radius of Bi3+ cations. It was found that BiF3 crystals are thermally stable at temperatures up to 550−600 K; at higher temperatures degradation was observed due to the sublimation and pyrohydrolysis of this material. The formation of oxofluoride phases is responsible for the detected conductivity jump in the dependence σdc(T) at T ∼ 600 K.

About the authors

N. I. Sorokin

Shubnikov Institute of Crystallography, Federal Scientific and Research Center “Crystallography and Photonics,” Russian Academy of Sciences, Moscow, 119333 Russia

Email: nsorokin1@yandex.ru
Россия, Москва

D. N. Karimov

Shubnikov Institute of Crystallography, Federal Scientific Research Centre “Crystallography and Photonics,”Russian Academy of Sciences, Moscow, 119333 Russia

Author for correspondence.
Email: dnkarimov@gmail.com
Россия, Москва

References

  1. Кавун В.Я., Уваров Н.Ф., Слободюк А.Б. и др. // Изв. РАН. Сер. хим. 2022. № 6. С. 1059.
  2. Слободюк А.Б., Полянцев М.М., Гончарук В.К., Кавун В.Я. // Вестн. ДВО РАН. 2021. № 5. С. 95.
  3. Сорокин Н.И., Соболев Б.П. // Электрохимия. 2011. Т. 47. № 1. С. 118.
  4. Baumgartner J.F., Krumeich F., Worle M. et al. // Commun. Chem. 2022. V. 5. P. 6. https://doi.org/10.1038/s42004-021-00622-y
  5. Liu T., Peng N., Zhang X. et al. // Energy Storage Mater. 2021. V. 42. P. 42. https://doi.org/10.1016/j.ensm.2019.03.028
  6. Xiao A.W., Galatolo G., Pasta M. // Joule. 2021. V. 5. № 11. P. 2823. https://doi.org/10.1016/j.joule.2021.09.016
  7. Konishi H., Minato T., Abe T., Ogumi Z. // ChemistrySelect. 2020. V. 5. № 21. P. 4943. https://doi.org/10.1002/slct.202001163
  8. Gschwind F., Rodriguez-Garcia G., Sandbeck D.J.S. et al. // J. Fluor. Chem. 2016. V. 182. P. 76. https://doi.org/10.1016/j.jfluchem.2015.12.002
  9. Greis O., Martinez-Ripoll M. // Z. Anorg. Allg. Chem. 1977. B. 436. № 1. S. 105. https://doi.org/10.1002/zaac.19774360112
  10. Yang Z., Pei Y., Wang X. et al. // Comput. Mater. Sci. 2013. V. 68. P. 117. https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2012.10.003
  11. Kim K.J., Yoshimura M., Somiya S. // Solid State Ionics. 1991. V. 44. № 3–4. P. 281. https://doi.org/10.1016/0167-2738(91)90019-8
  12. Croatto U. // Z. Anorg. Allg. Chem. 1949. B. 258. № 3–5. S. 198. https://doi.org/10.1002/zaac.19492580310
  13. Ardashnikova E.I., Prituzhalov V.A., Kutsenok I.V. // Functionalized Inorganic Fluorides: Synthesis, Characterization and Properties of Nanostructured Solids / Ed. Tressaud A. Chichester: John Wiley, 2010. P. 423. https://doi.org/10.1002/9780470660768.ch14
  14. Ардашникова Е.И., Борзенкова М.П., Калинченко Ф.В., Новоселова А.В. // Журн. неорган. химии. 1981. Т. 26. № 7. С. 1727.
  15. Nakamura G.H.G., Klimm D., Baldochi S.L. // Thermochim. Acta. 2013. V. 551. P. 131. https://doi.org/10.1016/j.tca.2012.10.005
  16. Pastor R.C., Harrington J.A., Gorre L.E., Chew R.K. // Mater. Res. Bull. 1979. V. 14. № 4. P. 543. https://doi.org/10.1016/0025-5408(79)90198-3
  17. Shafer M.W., Chandrashekhar G.N., Figat R.A. // Solid State Ionics. 1981. V. 5. P. 633. https://doi.org/10.1016/0167-2738(81)90334-9
  18. Spedding F.H., Beaudry B.J., Henderson D.C., Moorman J. // J. Chem. Phys. 1973. V. 60. № 4. P. 1578. https://doi.org/10.1063/1.1681233
  19. Greis O., Cader M.S.R. // Thermochim. Acta. 1985. V. 87. № 1. P. 145. https://doi.org/10.1016/0040-6031(85)85329-6
  20. Thoma R.E., Brunton G.D. // Inorg. Chem. 1966. V. 5. № 11. P. 1937. https://doi.org/10.1021/ic50045a022
  21. Ардашникова Е.И., Борзенкова М.П., Новоселова А.В., Свищев И.М. // Журн. неорган. химии. 1986. Т. 31. № 2. С. 513.
  22. Иванов-Шиц А.К., Мурин И.В. Ионика твердого тела. Т. 2. СПб.: Изд-во СПбГУ, 2010. 1000 с.
  23. Каримов Д.Н., Бучинская И.И., Дымшиц Ю.М. и др. // Патент RU 2778808, 25.08.2022.
  24. Иванов-Шиц А.К., Сорокин Н.И., Федоров П.П., Соболев Б.П. // ФТТ. 1983. Т. 25. № 6. С. 1748.
  25. Калинченко Ф.В. // //Дисс. канд. хим. наук. М.: МГУ. 1982. 203 с.
  26. Cheetham A.B., Norman N. // Acta Chem. Scand. A. 1974. V. 28. P. 55.
  27. Виноградова-Жаброва А.С., Сивцова О.В., Патрушева В.Г., Бамбуров В.Г. // Журн. неорган. химии. 2001. Т. 46. № 2. С. 274.
  28. Matar S., Reau J.-M., Rabardel L. et al. // Solid State Ionics. 1983. V. 11. № 1. P. 77. https://doi.org/10.1016/0167-2738(83)90066-8
  29. Сорокин Н.И., Каримов Д.Н., Соболев Б.П. // Кристаллография. 2019. Т. 64. № 4. С. 596. https://doi.org/10.1134/S0023476119040222
  30. Сорокин Н.И., Соболев Б.П., Брайтер М. // ФТТ. 2002. Т. 44. № 2. С. 272.
  31. Trnovcova V., Fedorov P.P., Valkovskii M.D. et al. // Ionics. 1997. V. 3. P. 313. https://doi.org/10.1007/BF02375637
  32. Трновцова В., Федоров П.П., Соболев Б.П. и др. // Кристаллография. 1996. Т. 41. № 4. С. 731.
  33. Greis O., Petzel T. // Z. Anorg. Allg. Chem. 1974. B. 403. № 1. S. 1. https://doi.org/10.1002/zaac.19744030102
  34. Shannon R.D. // Acta Cryst. A. 1976. V. 32. № 5. P. 751. https://doi.org/10.1107/S056773947600155

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (809KB)
Indexing metadata
3.

Download (109KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».