ФАЗОВІ РІВНОВАГИ В СИСТЕМАХ Cu(Ag)2S – Sb2S3 – SnS2
DOI:
https://doi.org/10.32782/pcsd-2022-4-2Ключові слова:
ізотермічні перерізи; фазові діаграми; тетрарна сполука; евтектична взаємодіяАнотація
Встановлено фазові рівноваги в квазіпотрійних системах Cu(Ag)2S – Sb2S3 – SnS2. Отримані зразки досліджу- вали рентгенофазовим, мікроструктурним та диференційно-термічним методами аналізу. За результатами дослідження побудовано ізотермічні за температури 500 К та ключові політермічні перерізи цих систем. Встановлено, що в купрумовмісній системі при температурі відпалу є шість двофазних рівноваг між бінар- ними та тернарними сполуками обмежуючих перерізів з твердими розчинами до 5-10 мол. %. Три політер- мічні перерізи є квазібінарними системами евтектичного типу: Cu3SbS3 – Cu2SnS3, CuSbS2 – Cu2SnS3, Sb2S3 – Cu2SnS3 з координатами: 20, 7 та 13 мол. % Cu2SnS3 при 866 К, 796 К, 765 К відповідно та три – неквазібінарні: Sb2S3 – Cu4Sn7S16, Cu3SbS3 – Cu4SnS4, Sb2SnS5 – Cu4Sn7S16, оскільки Cu4Sn7S16 та Cu4SnS4 утворюються твердофазно, а Sb2SnS5 – інконґруентно. В системі Ag2S – Sb2S3 – SnS2 при 500 К на перетині AgSbS2 – Ag8SnS6 та Ag3SbS3 – Ag2SnS3 вперше встановле- но існування нової тетрарної сполуки складу Ag11SnSb3S12; присутні девʼять двофазних рівноваг між десятьма сполуками; розчинність по перерізах складає 5-15 мол. %. Квазібінарними системами є пʼять (Ag3SbS3 – Ag8SnS6, Ag3SbS3 – Ag2SnS3, AgSbS2 – Ag8SnS6, AgSbS2 – Ag2SnS3, AgSbS2 – SnS2) із семи перерізів (AgSbS2 – Ag4Sn3S8 і AgSbS2 – Sb2SnS5 є неквазібінарними через перитектичне утворення Ag4Sn3S8 та Sb2SnS5). Представлені діаграми стану арґентумовмісної системи Ag3SbS3 – Ag8SnS6, AgSbS2 – Ag8SnS6, AgSbS2 – Ag2SnS3 та AgSbS2 – SnS2 евтектичного типу з координатами: 10 мол. % Ag8SnS6 при 738 К, 12 і 30 мол. % Ag8SnS6 при 747 і 742 К, 30 мол. % Ag2SnS3 при 750 К і 25 мол. % SnS2 при 741 К. Тетрарна сполука Ag11SnSb3S12 плавиться конґруентно при 920 К та володіє поліморфізмом при 649 К і є фазою змінного складу, її область гомогенності простягається по перетину Ag3SbS3 – Ag8SnS6 від 16 до 27 мол. % Ag8SnS6 в межах нонваріантних евтектичних процесів і від 20 до 22 мол. % Ag8SnS6 при 500 К. Нонваріантні процеси, що повʼязані з фазовими переходами на основі Cu3SbS3, AgSbS2 та Ag11SnSb3S12, мають евтектоїдний характер.
Посилання
Chen L., Xia Y.D., Liang X.F., Yin K.B., Yin J., Liu Z.G., Chen Y. Nonvolatile Memory Devices with Cu2S and
Cu-Pc Bilayered Films. Applied Physics Letters. 2007. Vol. 91. P. 073511-073513. doi: 10.1063/1.2771064
Pal’yanova G.A., Chudnenko K.V., Zhuravkova T.V. Thermodynamic properties of solid solutions in the system
Ag2S–Ag2Se. Thermochimica Acta. 2014. Vol. 575. P. 90–96.
Miyatani S. Ionic conductivity in silver chalcogenides. Journal of the Physical Society of Japan. 1981. Vol. 50.
№ 10. P. 3415–3418.
Burton L.A., Whittles T.J., David Hesp, Linhart W.M., Skelton J.M., Bo Hou, Webster R.F., O'Dowd G., Reece
C., Cherns D., Fermin D.J., Veal T.D., Dhanak V.R., Walsh A. Electronic and optical properties of single crystal SnS2:
an earth-abundant disulfide photocatalyst. Journal of Materials Chemistry A. 2016. Vol. 4. P. 1312–1318. doi: 10.1039/
C5TA08214E
Бабанлы М.Б., Юсибов Ю.А., Абишов В.Т. Трехкомпонентные халькогениды на основе меди и серебра.
Баку: Изд-во БГУ. 1993. 342 с.
Avellaneda D., Nair M.T., Nair P.K. Cu2SnS3 and Cu4SnS4 thin films via chemical deposition for photo-voltaic
application. Journal Termochem. Soc. 2010. Vol. 158. № 6. Р. 346–352.
Fiechter S., Martinez M., Schmidt G., Henrion W., Tomm Y. Phase relations and optical properties of semiconducting
ternary sulfides in the system Cu–Sn–S. Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2003. № 64. Р. 1859–1862. doi:
1016/S00223697 (03)00172-0
Aliyeva Z.M., Bagheri S.M., Aliev Z.S., Alverdiyev I.J., Yusibov Y.A., Babanly M.B. The phase equilibria in
the Ag2S–Ag8GeS6–Ag8SnS6 system. Journal of Alloys and Compounds. 2014. Vol. 611. P. 395–400. doi: 10.1016/j.
jallcom.2014.05.112
Абрикосов Н.Х., Банкина В.Ф., Порецкая Л.В. [и др.] Полупроводниковые халькогениды и сплавы на их
основе. Москва, 1975. 219 с.
Sharma R.C., Chang Y.A. The Ag−S (silver-sulfur) system. Bulletin of Alloy Phase Diagrams. 1986. Vol. 7.
№ 3. P. 263–269.
Binary alloy phase diagrams / T.B. Massalski and other. Ohio: American Society for Metals, 1986. 1110 p.
Лякишева Н.П. Диаграммы состояния двойных металлических систем: справочник. Москва: Машиностро-
ение, 1996. 992 с.
Лякишева Н.П. Диаграммы состояния двойных металлических систем: справочник. Москва: Машиностро-
ение, 2000. 872 с.
Bayliss P., Nowacki W. Refinement of the crystal structure of stibnite, Sb2S3. Zeitschrift für Kristallographie. 1972.
V. 135. P. 308–315. doi: 10.1524/ZKRI. 1972.135.3-4.308
Караханова М.И., Пашинкин А.С., Новоселова А.В. О диаграмме плавкости олово – сера. Неорганические
материалы. 1966. Вып. 2. № 6. 991–996.
Arora S.K., Patel D.H., Agarwal M.K. Microtopographical Characterization of Vapour-grown SnS2 Single Crystals.
Crystal Research and Technology. 1993. Vol. 28. № 5. P. 623–627. doi: 10.1002/crat.2170280509
Guenter J.R., Oswald H.R. Neue polytype Form von Zinn(IV)-sulfid. Journal of Applied Crystallography. 1989.
V. 22. P. 622–623.
Рустамов П.Г., Курбанова Р.Д., Мовсумзаде А.А. Исследование тройной системы Sn – Sb – S по разрезу
SnS2–Sb2S3. ДАН АзССР. 1987. Вып. 43. № 1. C. 27–31.
Мамедов Ш.Г. Фазообразование в системе Cu2SnS3 – Sb2S3. Вестник Томского государственного универси-
тета. Серия «Химия». 2020. № 18. С. 18–26.
Мамедов Ш.Г. Фазовые равновесия в системе Cu2SnS3 – Cu3SbS3. Вестник Томского государственного
университета. Серия «Химия». 2019. № 15. С. 26–35.
Мамедов Ш.Г. Квазибинарный разрез Ag2SnS3 – Sb2S3. Известия Саратовского университета. Серия
«Химия. Биология. Экология». 2020. Т. 20. Вып. 1. С. 49–54. doi: 10.18500/1816-9775-2020-20-1-49-54
Mammadov Sh.H., Mammadov A.N., Kurbanova R.C. Quasi-Binary Section Ag2SnS3 – AgSbS2. Russian Journal
of Inorganic Chemistry. 2020. Vol. 65. Р. 217–221.
Ильяшева Н.А. Диаграмма состояния системы Cu2S–Sb2S3. Известия Академии наук СССР. Неорганичес-
кие материалы. 1973. Вып. 9. № 10. С. 1677–1679.
Balic Zunic T., Makovicky E. The crystal structure of skinnerite, P21/c – Cu3SbS3, from powder data. Canadian
Mineralogist. 1995. Vol. 33. P. 655–663.
Pfitzner A. Disorder of Cu+ in Cu3SbS3: structural investigations of the high- and low-temperature modification.
Zeitschrift für Kristallographie. 1998. Vol. 213. P. 228–236.
Hofmann W. Strukturelle und morphologische Zusammenhaenge bei Erzen vom Formeltyp ABC2. Zeitschrift für
Kristallographie, Kristallgeometrie, Kristallphysik, Kristallchemie. 1932. Vol. 84. P. 177–203.
Skinner B.J., Luce F.D., Makoviсki E. The crystal structure of the compound CuSbS2. Journal of the American
Chemical Society. 1970. Vol. 31. № 1. P. 19–24.
Olekseyuk İ.D., Dudchak I.V., Piskach L.V. Phase equilibria in the Cu2S–ZnS–SnS2 system. Journal of Alloys and
Compounds. 2004. Vol. 368. P. 135–143. doi: 10.1016/j.jallcom.2003.08.084
Alias M.F.A., Naji I.S., Taher B.Y., Al-Douri A.A.J. Synthesis Cu2SnS3 and Cu3SnS4 nanopowder and studing the
composition, structural and morphological properties. Journal of Non-oxide Glasses. 2016. Vol. 8. № 4. P. 93–97
Chen X., Sato A., Wada H., Mieno M. Nozakin. Synthesis, Electrical conductivity and Crystal Stucture of
Cu4Sn7S16 and Stucture refinement of Cu2SnS3. Journal of Solid State Chemistry. 1998. Vol. 139. P. 144–151.
Yusuke M., Atsushi M., Naoya L. Preparation of monoclinic Cu2SnS3, single crystal by chemical vapor transport
with lodine. Materials Letters. 2016. Vol. 170. № 1. P. 154–160.
Jaulmes S., Rivet J., Laruelle P. Cuivre–etain–soufre Cu4SnS4. Acta Crystallographica B. 1977. Vol. 33. P. 540–542.
Bryndzia L.T., Kleppa O.J. High-temperature reaction calorimetry of solid and liquid phases in the quasi-binary
system Ag2S – Sb2S3. Geochimica et Cosmochimica Acta. 1988. V.52. P. 167–176.
Chang L.L.Y. Dimorphic Relation in Ag3SbS3. American Mineralogist. 1963. Vol. 48. P. 429–432.
Kutoglu A. Die Struktur des Pyrostilpnits (Feuerblende) Ag3SbS3. Neues Jahrbuch für Mineralogie, Monatshefte.
Vol. 10. P. 145–160.
Golovey M.I., Gurzan M.I., Olexeyuk I.D., Rez I.S., Voroshilov Yu.V., Roman I.Yu. Preparation and Some
Physical-Chemical Properties of Synthetic Pyrargyrite Single Crystals. Krist. Tech. 1973. Vol. 8. P. 453–456.
Koh J., Itagaki K. Measurements of thermodinamic quantities for molten Ag2S–Sb2S3 and Cu2S–
Ni3S2 systems by quantitative thermodynamic analysis. Transactions of the Japan Institute of Metals. 1984. V. 25.
№ 5. P. 367–373.
Smith J.V., Pluth J.J., Han S. Crystal structure refinement of miargyrite, AgSbS2. Mineralogical Magazine.
Vol. 61. P. 671–675.
Кохан О. П. Взаємодія в системах Ag2X–BIVX2 (BIV – Si, Ge, Sn; X – S, Se) і властивості сполук : дис. … канд.
хім. наук. 02.00.01. Ужгород, 1996. 21 с.
Gorochov O. Les composés Ag8MX6 (M = Si, Ge, Sn et X = S, Se, Te). Bulletin de la Société Chimique de France.
Vol. 6. P. 2263–2275.
Wang N. New data for Ag8SnS6 (canfeildite) and Ag8GeS6 (argyrodite). Neues Jahrbuch für Mineralogie-
Abhandlungen. 1978. Р. 269–272.
Belandria E., Avila R., Fernández B. J. Sunthesis and сharacterizition of the еernary сompound Ag2SnS3. Japanese
Journal of Applied Physics. 2000. Vol. 39. P. 132–133. doi: 10.7567/jjaps.39s1.132.
Fedorchuk A.O., Zhbankov O.Ye., Lakshminarayana G. Synthesis and spectral features of Ag2SnS3 crystals.
Materials Chemistry and Physics. 2012. Vol. 135. № 2–3. P. 249–253.
Amiel O., Frankel D.C., Wada H. Crystal structure of a new silver thiostannate Ag4Sn3S8. Journal of Solid State
Chemistry. 1995. Vol. 116. P. 409–421.
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. Journal of Applied Crystallography. 1996. Vol. 29. P. 301–303.
Rodríguez-Carvajal J. Recent developments of the program Full Prof. Commission on Powder Diffraction (IUCr).
Newsletter. 2001. Vol. 26. P. 12–19.