ЗАКОНОМІРНОСТІ ЗМІНИ ТА ПРОГНОЗ ДЕЯКИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ СПОЛУК A2TeC6 (A – Li, Na, K, Rb, Cs; C – F, Cl, Br, I)
DOI:
https://doi.org/10.24144/2414-0260.2020.1.16-22Ключові слова:
тернарні галогеніди, температура плавлення, ширина забороненої зони, кристалічні структуриАнотація
На основі літературних відомостей з неорганічної хімії та кристалохімії, а також за результатами досліджень, проведених на кафедрі неорганічної хімії ДВНЗ «УжНУ» протягом останніх десятиріч, систематизовано експериментальні дані про властивості тернарних галогенідних сполук A2TeC6 (A – Li, Na, K, Rb, Cs; C – F, Cl, Br, I) сімейства перовскіту.
Було встановлено, що деякі важливі фізичні властивості досліджуваних сполук, такі як температура плавлення Tпл. і ширина забороненої зони DE, демонструють стійкі залежності від величин середніх значень зарядів атомних ядер відповідних сполук (Zсер.), що дало змогу зробити деякі прогнози щодо властивостей ще не синтезованих і/або не досліджених сполук, що належать до того ж сімейства тернарних галогенідів. Головними висновками, зробленими за результатами аналізу вищезгаданих залежностей, є наступні.
(1) При взаємозаміщеннях Li → Na → K → Rb → Cs для йодидних, бромідних, хлоридних та фторидних сполук із збільшенням Zсер. показники температури плавлення та ширини забороненої зони закономірно підвищуються;
(2) Найвищі величини температури плавлення прогнозуються для фторидних і найнижчі для йодидних сполук.
(3) Заміна I → Br → Cl → F в окремо взятих цезієвих, рубідієвих, калієвих, натрієвих та літієвих сполуках, що супроводжуються зменшенням величини Zсер., приводить до закономірного підвищення температури плавлення та ширини забороненої зони відповідних галогенідів
(4) Уперше за результатами одержаних закономірностей визначено прогнозні показники температури плавлення та ширини забороненої зони для низки ще не досліджених на сьогодні галогенідних сполук типу A2TeC6
Відзначено, що залежності Tпл. ~ Zсер. і DE ~ Zсер., спостережувані для галогенідів A2TeC6, є лінійними в першому наближенні, а отже й добре придатними для прогнозування.
Додатково було проведено порівняння спостережуваних для сполук A2TeC6 залежностей Tпл. ~ Zсер. і DE ~ Zсер. з аналогічними залежностями, дослідженими раніше для тернарних галогенідів типу A3B2C9 (де A – Li, Na, K, Rb, Cs; B – P, As, Sb, Bi; C – F, Cl, Br, I), котрі також відносяться до похідних перовскіту. Обговорено спільні риси й особливості обох вищезгаданих сімейств сполук.
Простота і зручність використаного в даній роботі підходу дозволяє рекомендувати його для рутинних досліджень неорганічних матеріалів, що належать до масиву хімічно і структурно споріднених сполук.Посилання
Bokii G.B. Kristallokhimiya (Crystal Chemistry). Moscow: Nauka, 1971. P. 400 (in Rus.).
Wells A.F. Structure Inorganic Chemistry. Oxford: Clarendon Press, 1975. P. 1100.
Pauling L. The Nature of the Chemical Bond. Ithaca: Cornell University Press, 1960. P. 644.
Tilley R.J.D. Perovskites: Structure–Property Relationships. Chichester (UK): John Wiley & Sons, 2016. P. 330.
Tomaszewski P.E. Crystal Structure and Phase Transitions in the A3B2X9 Family of Crystals. Phys. Stat. Sol. (b). 1994, 181(1), 15–21. Doi: 10.1002/pssb.2221810102.
Redfern S.A.T. High-temperature structural phase transitions in perovskite (CaTiO3). J. Phys.: Condens. Matter. 1996, 8(43), 8267–8275. Doi: 10.1088/0953-8984/8/43/019.
Hagemann M., Weber H.-J. Are ternary halides useful materials for nonlinear optical applications? Appl. Phys. A. 1996, 63(1), 67–74. Doi: 10.1007/BF01579747.
Aleksandrov K.S., Beznosikov V.V. Hierarchies of perovskite-like crystals (Review). Phys. Solid State. 1997, 39(5), 695–715. Doi: 10.1134/1.1130120.
Bhalla A.S., Guo R., Roy R. The perovskite structure – a review of its role in ceramic science and technology. Mater. Res. Innov. 2000, 4(1), 3–26. Doi: 10.1007/s100190000062.
Saparov B., Mitzi D.B. Organic-Inorganic Perovskites: Structural Versatility for Functional Materials Design. Chem. Rev. 2016, 116(7), 4558–4596. Doi: 10.1021/acs.chemrev.5b00715.
Chang J.-H., Doert T., Ruck M. Structural Variety of Defect Perovskite Variants M3E2X9 (M = Rb, Tl, E = Bi, Sb, X = Br, I). Z. Anorg. Allg. Chem. 2016, 642(13), 736–748. Doi: 10.1002/zaac.201600179.
Mitchell R.H., Welch M.D., Chakhmouradian A.R. Nomenclature of the perovskite supergroup: A hierarchical system of classification based on crystal structure and composition. Miner. Mag. 2017, 81(3), 411–461. Doi: 10.1180/minmag.2016.080.156.
Hoefler S.F., Trimmel G. Rath T. Progress on lead-free metal halide perovskites for photovoltaic applications: a review. Monatsh. Chem. 2017, 148(5), 795–826. Doi: 10.1007/s00706-017-1933-9.
Mao L., Stoumpos C.C., Kanatzidis M.G. Two-Dimensional Hybrid Halide Perovskites: Principles and Promises. J. Am. Chem. Soc. 2019, 141(3), 1171–1190. Doi: 10.1021/jacs.8b10851.
Peresh E.Yu., Sidei V.I., Zubaka O.V., Stercho I.P. K2(Rb2,Cs2,Tl2)TeBr6(I6) and Rb3(Cs3)Sb2(Bi2)Br9(I9) perovskite compounds. Inorg. Mater. 2011, 47(2), 208–212. Doi: 10.1134/S0020168511010109.
Peresh E.Yu., Sidei V.I., Gaborets N.I., Zubaka O.V., Stercho I.P., Barchii I.E. Influence of the average atomic number of the A2TeC6 and A3B2C9 (A = K, Rb, Cs, Tl(I); B = Sb, Bi; C = Br, I) compounds on their melting point and band gap. Inorg. Mater. 2014, 50(1), 101–106. Doi: 10.1134/S0020168514010166.
Sidey V.I., Zubaka O.V., Peresh E.Yu. Ternary halides A3B2C9: crystallochemical peculiarities, dependence of some properties on the average nuclear charge. Sci. Bull. Uzhh. Univ. Ser. Chem. 2018, 1(39), 10–16 (in Ukr.).
Peresh E.Yu., Sidey V.I., Zubaka O.V., Perets М.І. The A3B2C9 (A – K, Rb, Cs; B – As, Sb, Bi; C – Cl, Br, I) compounds:regularities and prediction of some properties. Sci. Bull. Uzhh. Univ. Ser. Chem. 2019, 1(41), 25–31 (in Ukr.). Doi: 10.24144/2414-0260.2019.1.25-31.
