ВЗАЄМОДІЯ В КВАЗІПОТРІЙНІЙ СИСТЕМІ Cu2S – Sb2S3 – GeS2

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.32782/pcsd-2023-3-1

Ключові слова:

рентгенофазовий аналіз; диференційно-термічний аналіз; мікроструктурний аналіз; ізотермічні перерізи; фазові діаграми; евтектична взаємодія

Анотація

Встановлено фазові рівноваги в квазіпотрійній системі Cu2S – Sb2S3 – GeS2 між бінарними та тернарними сполуками, що утворюються на відповідних обмежуючих квазібінарних перерізах. Дослідження проводилося з використанням рентгенофазового, мікроструктурного та диференційно-термічннго методів аналізу. Фазові рівноваги в системі Cu2S – Sb2S3 – GeS2 при 500 К представлені ізотермічним перерізом. Для системи характерна взаємодія фаз із утворенням твердих розчинів α΄, β, γ, δ, ε в межах 5-10 мол. % при 570 К на основі Cu2S, Sb2S3, Cu3SbS3, Cu8GeS6, Cu2GeS3 відповідно. У системі існує вісім однофазних полів (твердих розчинів α΄, β, γ, δ, ε на основі Cu2S, Sb2S3, Cu3SbS3, Cu8GeS6, Cu2GeS3 відповідно та сполук GeS2, Сu2GeS3, Cu4GeS4, CuSbS2), між якими знаходиться тринадцять двофазних рівноваг; з яких вісім – на обмежуючих сторонах: α΄ – γ, γ – CuSbS2, CuSbS2 – β, α΄ – δ, δ – Cu4GeS4, Cu4GeS4 – ε, ε – GeS2 та β – GeS2 та п’ять – всередині квазіпотрійної системи: γ – δ, γ – Cu4GeS4, γ – ε, CuSbS2 – ε, β – ε, які поділяють концентраційний трикутник на шість трифазних областей: α΄ – γ – δ, γ – δ – Cu4GeS4, γ – Cu4GeS4 – ε, CuSbS2 – γ – ε, β – CuSbS2 – ε, β – ε – GeS2. Не підтверджено існування сполуки CuSb5S8. Побудовано діаграми стану систем Sb2S3 – GeS2, Sb2S3 – Cu2GeS3 та Cu3SbS3 – Cu2GeS3, які є евтектичного типу з кристалізацією твердих розчинів на основі Sb2S3, Cu3SbS3 та Cu2GeS3. В системі Sb2S3 – GeS2 координати евтектичної точки складають 35 мол. % GeS2 при 747 К (L↔β+GeS2), зразки з вмістом 10-60 мол. % GeS2 за даних умов одержання є склом чи склокристалами; в системі Cu3SbS3 – Cu2GeS3 – 7 мол. % Cu2GeS3 при 820 К (L↔γ΄+ε), при 760 К протікає перитектоїдний процес, пов’язаний із поліморфізмом Cu3SbS3 (γ΄+ε↔γ); в системі Sb2S3 – Cu2GeS3 – 18 мол.% Cu2GeS3 при 710 К (L↔ β+ε).

Посилання

Погодін А. І., Кохан О. П. Тріангуляція квазіпотрійної cистеми Cu2S – CuI – P2S5. Вісн. Ужгор. нац. у-ту. Сер. Хімія. 2011. 26. С. 23-25.

Zhang Xi, Pollitt Stephan, Jung Gihun et al. Solution-Processed Cu2S Nanostructures for Solar Hydrogen Production Chem. Mater. 2023. 35(6). Р. 2371-2380. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.2c03489

Квазіпотрійні халькогенідні системи Cu2X – BIIX – DIVX2 (BII – Zn, Cd, Hg; DIV – Si, Ge, Sn; X – S, Se, Te) : монографія / Марчук О. В., Олексеюк І. Д. Луцьк : Вежа-Друк. 2019. 136 с.

Aliev Z.S. Musayeva S.S., Jafarli F.Y., Babanly M.B. The phase equilibria in the Sb – Sb2S3–SbI3 ternary subsystem Azerbaijan Chemical Journal. 2015. 2. Р. 57-61.

Bletskan D.I. Phase equilibrium in the system AIV – BVI - Part II: Systems germanium-chalcogen Journal of Ovonic Research. 2005. 1(5). Р. 53-60.

Evans H. T. The crystal structures oflow chalcocite and djurleite. Zeitschrift für Kristallographie. 1979. 150. P. 299-320.

Dittmar G., Shäfer H. Die Kristallstructur von H.T.-GeS2. Acta Crystallographica. Section B. 1975. 31(8). P. 2060-2064.

Dittmar G., Schäfer H. Die Kristallstructur von L.T.-GeS2. Acta Crystallographica. Section B. 1976. 32(4). P. 1188-1192.

Bayliss P., Nowaski W. Refinement of the crystal structure of stibnite Sb2S3. Zeitschrift für Kristallographie. 1972. 135(2). P. 308-315.

Ahluwalia G. K. Applications of Chalcogenides: S, Se, and Te : book. Schwitzerland: Springer. 2017. 474 p.

Bagheri S.M., Alverdiyev I.J. , Imamaliyeva S.Z., Babanly M.B. The Phase Equilibria in the Cu8GeS6 – Cu8GeSe6 System and Thermodynamic Properties of Solid Solutions. Chemistry Journal 2014. 4(2). 26-31.

Hasaka M., Aki T., Morimura T., Kondo S.I. Thermoelectric properties of Cu – Sn –S. Energy Conversion and Management. 1997. 38. P. 855-859.

Kim K. M., Tampo H., Shibata H., Niki S. Growth and characterization of coevaporated Cu2SnSe3 thin films for photovoltaic applications. Thin Solid Films. 2013. 536. P. 111-114.

Reshak A. H., Auluck S., Piasecki M., Myronchuk G. L. et al. Absorption and photoconductivity spectra of Ag2GeS3 crystal: experiment and theory. Spectrochimica Acta Part A. Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2012. 93. P. 274-279.

Abbasova V. A., Alverdiyev I. J., Mashadiyeva L. F., Yusibov Y. A., Babanly M. B. Phase equilibria in the Cu8GeSe6 – Ag8GeSe6 system. Azərbaycan Kimya Jurnalı. 2017. 1. S. 30-33.

Onoda M., Chen X. A., Kato K., Sato A., Wada H. Structure refinement of Cu8GeS6 using X-ray diffraction data from a multiple-twinned crystal. Acta Crystallographica. Section B. 1999. 55. Р. 721-725.

Ishii M., Onoda M., Chen Xue-an, Wada H. Vibrational spectra and phase transitions of Cu8MX6 (M – Si, Ge; X – S, Se) and Cu4GeS4. Solid State Ionics. 2000. 136-137. P. 403-407. https://doi.org/10.1016/S0167-2738(00)00469-0

Fiorentini Potenza M., Elli M., Cambi L. Solfogermanati cuprozi. Atti Acad. naz. Lincei-Rend. Sc. fis. mat. e nat. 1962. 32(2). P. 185-191.

Khanafer M., Rivet J., Flahaut J. Ềtude du systeme Cu2S – GeS2. Surstructure du compose Cu2GeS3. Transition de phases du compose Cu8GeS6. Bulletin de la Société Chimique de France. 1973. 3. Р. 859-862.

Кохан О. П. Взаємодія в системах Ag2X – BIVX2 (BIV – Si, Ge, Sn; X – S, Se) і властивості сполук : автореф. дис.… канд. хім. наук : 02.00.01. Ужгород, 1996. 21 с.

Alverdiyev I. J. Refinement of phase diagram in the Cu2S – GeS2 system chemical problems. Journal of Alloys and Compounds. 2019. 3. Р. 17.

Chen X., Onoda M., Wada H., Sato A., Nozaki H., Herbst-Irmer R. Preparation, Electrical Properties, Crystal Structure, and Electronic Structure of Cu4GeS4. Journal of Solid State Chemistry. 1999. 145(1). Р. 204-211. https://doi.org/10.1006/jssc.1999.8243

Gulay L. D., Parasyuk O. V., Romanyuk Y. E. Preparation and crystal structure of the Cu9GeS6-x (x= 0.579) compound. Journal of Alloys and Compounds. 2002. 333(1-2). P. 109-112. https://doi.org/10.1016/S0925-8388(01)01726-1

Chalbaud L. M., Diaz de Delgado G., Delgado J. M., Mora A. E., Sagredo V. Synthesis and single-crystal

structural study of Cu2GeS3. Materials Research Bulletin. 1997. 32(10). Р. 1371-1376. https://doi.org/10.1016/S0025-5408(97)00115-3

Peccerillo, E., Durose, K. Copper–antimony and copper–bismuth chalcogenides – Research opportunities and review for solar photovoltaics MRS Energy & Sustainability: A Review Journal. 2019. Р. 1-59. DOI: 10.1557/mre.2018.10

Bryndzia, L.T., Kleppa, O.J. High-temperature reaction calorimetry of solid and liquid phases in part of the quasibinary system Cu2S – Sb2S3. Am. Mineral. 1988. 73. Р. 707-713.

Du, B., Zhang, R., Liu, M. et al. Crystal structure and improved thermoelectric performance of iron stabilized cubic Cu3SbS3 compound. J. Mater. Chem. C, 2019. 7. Р. 394-404. https://doi.org/10.1039/c8tc05301d

Pfitzner A., Reiser S. Refinement of the crystal structures of Cu3PS4 and Cu3SbS4 and a comment on normal tetrahedral structures. Zeitschrift für Kristallographie. 2002. 217(2). Р. 51-54. https://doi.org/10.1524/zkri.217.2.51.20632

Avilov, A.S., Imamov, R.M., Muradyan, L.A. An electron diffraction study of some phases in the Cu – Sb – S system, Sov. Phys.-crystallogr. (1970). 15, P. 616-619.

Tomashyk V. Ternary Alloys Based on IV – VI and IV – VI2 Semiconductors. United Kingdom, 2022. 382 p. https://doi.org/10.1201/9781003123507

Остап’юк Т. А., Змій О. Ф., Олексеюк І. Д. Фазові рівноваги у квазіпотрійній системі Cu2Se – GeSe2 – Sb2Se3. Науковий вісник ВНУ. Серія «Хімія». 2009. 24. P. 23-28.

Березнюк, О., Алрікік, М., Когут, Ю., Піскач, Л. Фазові рівноваги в системах Cu(Ag)2S – Sb2S3 – SnS2. Проблеми хімії та сталого розвитку. 2022. 4. C. 17-30. https://doi.org/10.32782/pcsd-2022-4-2

Kraus W., Nolze G. POWDER CELL - a program for the representation and manipulation of crystal structures and calculation of the resulting X-ray powder patterns. J. Appl. Cryst. 1996. 29. P. 301-303. https://doi.org/10.1107/S0021889895014920

Yanying L., Changgui L., Zhuobin L., Feili W. Large tailorable range in optical properties of GeS2–Sb2S3 chalcogenide glasses. J. Optoelectron. Adv. M. 2012. 14(9-10). P. 717-721.

Zmrhalová Z., Málek J., Švadlák D., Barták J. The crystallization kinetics of Sb2S3 in (GeS2)0.4(Sb2S3)0.6 glass. Physica Status Solidi (C). 2011. 8(11-12). P. 3127-3130. DOI: 10.1002/pssc.201000771

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-12-26

Як цитувати

БЕРЕЗНЮК, О., & ПІСКАЧ, Л. (2023). ВЗАЄМОДІЯ В КВАЗІПОТРІЙНІЙ СИСТЕМІ Cu2S – Sb2S3 – GeS2. Проблеми хімії та сталого розвитку, (3), 3–12. https://doi.org/10.32782/pcsd-2023-3-1

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають

<< < 1 2