ФІЗИКО-ХІМІЧНА ВЗАЄМОДІЯ У СИСТЕМІ Ag6PS5І – Ag7SiS5І
DOI:
https://doi.org/10.24144/2414-0260.2025.1.22-26Ключові слова:
аргіродити; діаграма стану; тверді розчини; фазовий аналіз.Анотація
Аргіродити – представники складних халькогенідів із тетраедричною щільною упаковкою, для яких типовою ознакою є значна розупорядкованість катіонної підґратки. Це зумовлює високу рухливість іонів, а відтак представники аргіродитів відносяться до перспективних суперіонних та термоелектричних матеріалів. Сплави системи Ag6PS5I – Ag7SiS5I одержано сплавлянням у вакуумованих кварцових ампулах четверних галогенсульфідів у відповідних стехіометричних співвідношеннях. Максимальна температура синтезу становила 1223 K. Одержані полікристалічні зразки досліджували методами ДТА та РФА. На основі одержаних результатів встановлено фізико-хімічну взаємодію у системі Ag6PS5I – Ag7SiS5I та побудовано відповідну діаграму стану. Система Ag6PS5I – Ag7SiS5I є квазібінарною у температурному інтервалі існування фази Ag6PS5I. Перевальна точка має координати: 6 мол.% Ag7SiS5I, 1035 K. Дифрактограми досліджуваних сплавів характеризуються однією системою рефлексів, що є типовою для аргіродитів з просторовою групою F-43m. Концентраційна залежність параметрів ґратки є лінійною. Таким чином, підсолідусна частина характеризується формуванням неперервних рядів твердих розчинів зі структурою аргіродиту.
Посилання
Kuhs W.F., Nitsche R., Scheunemann K. The argyrodites - a new family of the tetrahedrally close-packed structures. Mat. Res. Bull. 1979, 14, 241‒248. Doi: 10.1016/0025-5408(79)90125-9.
Nilges T., Pfitzner A. A structural differentiation of quaternary copper argyrodites: Structure – property relations of high temperature ion conductors. Z. Kristallogr. 2005, 220, 281‒294. Doi: 10.1524/zkri.220.2.281.59142.
Hanghofer I., Brinek M., Eisbacher S.L., Bitschnau B., Volck M., Hennige V., Hanzu I., Rettenwander D., Wilkening H.M.R. Substitutional disorder: structure and ion dynamics of the argyrodites Li6PS5Cl, Li6PS5Br and Li6PS5I. Phys. Chem. Chem. Phys. 2019, 21, 8489‒8507. Doi: 10.1039/C9CP00664H.
Rao R.P., Adams S. Studies of lithium argyrodite solid electrolytes for all-solid-state batteries. Phys. Status Solidi A. 2011, 208, 1804-1807. Doi: 10.1002/pssa.201001117.
Hanghofer I., Gadermaier B., Wilkening H.M.R. Fast rotational dynamics in argyrodite-type Li6PS5X (X: Cl, Br, I) as seen by 31P nuclear magnetic relaxation—on cation–anion coupled transport in thiophosphates. Chem. Mater. 2019, 31, 4591‒4597. Doi: 10.1021/acs.chemmater.9b01435.
Krebs B., Mandt J. Zur Kenntnis des Argyrodit-Strukturtyps: Die Kristallstruktur von Ag8SiS6 / The Argyrodite Structure Type: The Crystal Structure of Ag8SiS6. Z. Naturforsch B., 1977, 32, 373–379. Doi: 10.1515/znb-1977-0404.
Lin S., Li W., Pei Y. Thermally insulative thermoelectric argyrodites, Mater. Today. 2021, 48, 198‒213. Doi: 10.1016/j.mattod.2021.01.007.
Liu J.Y., Chen L., Wu L.M. Ag9GaSe6: high-pressure-induced Ag migration causes thermoelectric performance irreproducibility and elimination of such instability. Nat Commun. 2022, 13, 2966. Doi: 10.1038/s41467-022-30716-7.
Wang Y., Bazak J.D., Zhou L., Zhang Q., Singh B., Nazar L.F. Liquid-like solid-state diffusion of lithium ions in super-halide-rich argyrodite. Cell Rep. Phys. Sci. 2024, 5, 102314. Doi: 10.1016/j.xcrp.2024.102314.
Beeken R.B., Garbe J.J., Gillis J.M., Petersen N.R., Podoll, B.W., Stoneman M.R. Electrical conductivities of the Ag6PS5X and the Cu6PSe5X (X=Br, I) argyrodites. J. Phys. Chem. Solids. 2005. 66, 882–886. Doi: 10.1016/j.jpcs.2004.10.010.
Laqibi M., Cros B., Peytavin S., Ribes M. New silver superionic conductors Ag7XY5Z (X = Si, Ge, Sn; Y = S, Se; Z = Cl, Br, I)–synthesis and electrical studies. Solid State Ionics. 1987, 23, 21–26. Doi: 10.1016/0167–2738(87)90077–4.
Lin S., Li W., Bu Z., Shan B., Pei Y. Thermoelectric p-Type Ag9GaTe6 with an Intrinsically Low Lattice Thermal Conductivity. ACS Appl. Energy Mater. 2020, 3, 1892‒1898. DOI: 10.1021/acsaem.9b02330.
Pogodin A.I., Filep M.J., Shender І.О., Kokhan O.P., Studenyak І.P. Vzaiemodiia u systemakh Ag6PS5I–Ag7GeS5I tа Ag7GeS5I–Ag7SiS5I Nauk. visnyk Uzhhorod. un-tu. Ser. Khimiia. 2021, 1(45), 42‒46. Doi: 10.24144/2414-0260.2021.1.42-46.
Studenyak I.P., Pogodin A.I., Filep M.J., Kokhan O.P., Symkanych O.I., Timko M., Kopčanský P. Crystal structure and electrical properties of Ag6PS5I single crystal. Semicond. Phys. Quantum Electron. Optoelectron. 2021, 24(1), 26–33. Doi: 10.15407/spqeo24.01.026.
Kraft М.A., Ohno S., Zinkevich T., Koerver R., Culver S.P., Fuchs T, Senyshyn A, Indris S., Morgan B.J., Zeier W.G. Inducing high ionic conductivity in the lithium superionic argyrodites Li6+xP1−xGexS5I for all-solid-state batteries. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 16330−16339. Doi: 10.1021/jacs.8b10282.
Altomare A., Cuocci C., Giacovazzo, C. Moliterni A., Rizzi R., Corriero N., Falcicchio A. EXPO2013: a kit of tools for phasing crystal structures from powder data. J. Appl. Crystallogr. 2013, 46, 1231‒1235. Doi: 10.1107/S0021889813013113.
Shannon R.D. Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides. Acta Cryst. A. 1976, 32, 751‒767. Doi: 10.1107/S0567739476001551.
Lang P.F. Revisiting electronegativity and electronegativity scales. J. Chem. Educ. 2025, 102, 424‒429. Doi: 10.1021/acs.jchemed.4c01353.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 А.І. Погодін , М.Й. Філеп , І.О. Шендер, Т.О. Малаховська , К.А. Молнар , О.П. Кохан
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Ліцензування
Стаття та будь-який пов’язаний з нею опублікований матеріал поширюється за ліцензією Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
Умови цієї ліцензії не впливають на права автора чи іншого творчого виконавця захищати цілісність і право власності на свою роботу.
Авторське право на макет журналу та обкладинки повністю належить ДВНЗ "Ужгородський національний університет".
Весь контент публікується добросовісно, і думки, висловлені авторами, є тільки їхніми та не обов’язково відображають точку зору ДВНЗ "Ужгородський національний університет".
Автори надають редакційно-видавничому відділу ДВНЗ "Ужгородський національний університет" ліцензію на публікацію статті та ідентифікують себе як першовидавця.
Авторське право
Авторські права на будь-яку статтю зберігаються за автором(ами).
Публікацію статті мають схвалити всі автори та відповідальні органи інститутів, в яких виконувалося дослідження, якщо такі є.
Автори можуть уповноважити одного зі своїх співавторів діяти від їхнього імені та бути автором-кореспондентом, який відповідає за листування з редакційною командою журналу.
Автори можуть надати будь-якій третій стороні право вільно використовувати статтю за умови зазначення авторів та належного оформлення цитування.
