Експериментальні дослідження та термодинамічна оцінка фазових рівноваг системи GaTe–AgGa5Te8–Te нижче 600 К

Автор(и)

  • М. Мороз Національний університет водного господарства та природокористування, Рівне, Україна
  • П. Демченко Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, Україна
  • Ф. Тесфає Університет Академія Або, Турку, Фінляндія; Метсо Оутотек Фінланд, Еспо, Фінляндія
  • м. Прохоренко Національний університет "Львівська політехніка", Львів, Україна
  • С. Прохоренко Національний університет "Львівська політехніка", Львів, Україна
  • О. Решетняк Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.24.4.699-706

Ключові слова:

аргентумвмісні сполуки, термоелектричні матеріали, термодинамічні властивості, фазові рівноваги, енергія Ґіббса, метод ЕРС

Анотація

Методом ЕРС здійснено триангуляцію рівноважного за Т<600 К Т–х простору системи Ag–Ga–Te в частині GaTe–AgGa5Te8–Te на трифазні ділянки Ga2Te5–AgGa5Te8–Te, Ga2Te3–AgGa5Te8–Ga2Te5, Ga7Te10–AgGa5Te8–Ga2Te3, Ga3Te4–AgGa5Te8–Ga7Te10 та GaTe–AgGa5Te8–Ga3Te4. Для отримання достовірних експериментальних даних виготовляли електрохімічні комірки (ЕХК) структури: (−) IE | NE | SSЕ | R{Ag+} | PЕ | IE (+), де IE – інертний електрод (графіт); NE – негативний електрод ЕХК; SSE – твердий електроліт (скло Ag3GeS3Br); PE – позитивний електрод ЕХК виготовлений як нерівноважна фазова суміш добре перемішаних, дрібнодисперсних подвійних сполук Ag2Te, GaTe, Ga2Te3 та Te, взятих у співвідношеннях, що відповідають двом або трьом різним точкам кожної із зазначених ділянок; R{Ag+} – частина PE, що контактує з SSЕ. Рівноважний набір фаз формувався в R{Ag+} при 600 К впродовж 48 год. за участі каталізатора Ag+. Йони аргентуму Ag+, що змістилися за термодинамічними причинами з лівого до правого електрода ЕХК, виконували роль малих центрів зародження рівноважних фаз. Таким чином, одна і таж електрохімічна комірка використовувалась як для синтезу рівноважного набору фаз в області R{Ag+} так і наступних ЕРС вимірювань. Просторове положення встановлених ділянок відносно точки аргентуму використано для з’ясування рівнянь потенціаловизначаючих реакцій синтезу потрійної AgGa5Te8 та подвійних Ga2Te5, Ga7Te10, Ga3Te4 сполук. За температурними залежностями ЕРС комірок вперше розраховано значення термодинамічних функцій зазначених сполук в стандартному стані.

Посилання

M. Guittard, J. Rivet, F. Alapini, et al., Description du système ternaire Ag-Ga-Te, J. Common Met., 170, 373 (1991); https://doi.org/10.1016/0022-5088(91)90339-6.

H.J. Deiseroth, H.-D. Müller, Crystal structures of heptagallium decatelluride, Ga7Te10 and heptaindium decatelluride, In7Te10, Z. Für Krist.-Cryst. Mater., 210, 57 (1995); https://doi.org/10.1524/zkri.1995.210.1.57.

C. Julien, I. Ivanov, A. Khelfa, et al., Characterization of the ternary compounds AgGaTe2 and AgGa5Te8, J. Mater. Sci., 31, 3315 (1996); https://doi.org/10.1007/BF00354684.

R. Blachnik, E. Klose, Experimental investigation and thermodynamic calculation of excess enthalpies in the Ga–In–Te system, J. Alloys Compd., 305, 144 (2000); https://doi.org/10.1016/S0925-8388(00)00695-2.

A. Charoenphakdee, K. Kurosaki, H. Muta, M. Uno, S. Yamanaka, Thermal Conductivity of the Ternary Compounds: AgMTe2 and AgM5Te8 (M=Ga or In), Mater. Trans., 50, 1603 (2009); https://doi.org/10.2320/matertrans.E-M2009810.

S. Lin, W. Li, Z. Bu, B. Shan, Y. Pei, Thermoelectric p-Type Ag9GaTe6 with an Intrinsically Low Lattice Thermal Conductivity, ACS Appl. Energy Mater., 3, 1892 (2020); https://doi.org/10.1021/acsaem.9b02330.

W. Liu, J. Hu, S. Zhang, M. Deng, C.-G. Han, Y. Liu, New trends, strategies and opportunities in thermoelectric materials: A perspective, Mater. Today Phys., 1, 50 (2017); https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2017.06.001.

Y. Shi, C. Sturm, H. Kleinke, Chalcogenides as thermoelectric materials, J. Solid State Chem., 270, 273 (2019); https://doi.org/10.1016/j.jssc.2018.10.049.

M.V. Moroz, P.Yu. Demchenko, M.V. Prokhorenko, O.V. Reshetnyak, Thermodynamic Properties of Saturated Solid Solutions of the Phases Ag2PbGeS4, Ag0.5Pb1.75GeS4 and Ag6.72Pb0.16Ge0.84S5.20 of the Ag-Pb-Ge-S System Determined by EMF Method, J. Phase Equilibria Diffus., 38, 426 (2017); https://doi.org/10.1007/s11669-017-0563-6.

M.V. Moroz, M.V. Prokhorenko, O.V. Reshetnyak, P.Yu. Demchenko, Electrochemical determination of thermodynamic properties of saturated solid solutions of Hg2GeSe3, Hg2GeSe4, Ag2Hg3GeSe6, and Ag1.4Hg1.3GeSe6 compounds in the Ag–Hg–Ge–Se system, J. Solid State Electrochem., 21, 833 (2017); https://doi.org/10.1007/s10008-016-3424-z.

Diffractom. Stoe WinXPOW, version 3.03 (Stoe Cie GmbH, Darmstadt, 2010).

W. Kraus, G. Nolze, POWDER CELL – a Program for the Representation and Manipulation of Crystal Structures and Calculation of the Resulting X-Ray Powder Patterns, J. Appl. Crystallogr., 29(3), 301 (1996); https://doi.org/10.1107/S0021889895014920.

J. Rodriguez-Carvajal, Recent Developments of the Program FULLPROF. IUCr Commission on Powder Diffraction Newsletter, 26, 12 (2001).

R.T. Downs, M. Hall-Wallace, The American Mineralogist Crystal Structure Database. Am. Mineral., 88(1), 247 (2003).

P. Villars and K. Cenzual, Pearson’s Crystal Data: Crystal Structure Database for Inorganic Compounds, Release 2014/15, ASM International: Materials Park. OН, USA, 2014.

M.V. Moroz, P.Yu. Demchenko, F. Tesfaye, et al., Thermodynamic properties of selected compounds of the Ag–In–Se system determined by the electromotive force method, Phys. Chem. Solid State., 23, 575 (2022); https://doi.org/10.15330/pcss.23.3.575-581.

M. Moroz, F. Tesfaye, P. Demchenko, et al., Non-activation synthesis and thermodynamic properties of ternary compounds of the Ag–Te–Br system, Thermochim. Acta, 698, 178862 (2021); https://doi.org/10.1016/j.tca.2021.178862.

R. Blachnik, U. Stöter, The phase diagram AgI-ZnI2, Thermochim. Acta, 145, 93 (1989); https://doi.org/10.1016/0040-6031(89)85129-9.

M. Moroz, F. Tesfaye, P. Demchenko, et al., Phase Equilibria and Thermodynamics of Selected Compounds in the Ag–Fe–Sn–S System, J. Electron. Mater., 47, 5433 (2018); https://doi.org/10.1007/s11664-018-6430-3.

M. Moroz, F. Tesfaye, P. Demchenko, et al., Solid-state electrochemical synthesis and thermodynamic properties of selected compounds in the Ag–Fe–Pb–Se system, Solid State Sci., 107, 106344 (2020); https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2020.106344.

M. Moroz, F. Tesfaye, P. Demchenko, et al., The Equilibrium Phase Formation and Thermodynamic Properties of Functional Tellurides in the Ag–Fe–Ge–Te System, Energies, 14, 1314 (2021); https://doi.org/10.3390/en14051314.

M. Babanly, Y. Yusibov, N. Babanly, The EMF method with solid-state electrolyte in the thermodynamic investigation of ternary copper and silver chalcogenides, in: S. Kara (Ed.), Electromotive Force Meas. Several Syst., InTech, pp. 57–78 (2011); https://doi.org/10.5772/28934.

G.S. Hasanova, A.I. Aghazade, Y.A. Yusibov, M.B. Babanly, Thermodynamıc propertıes of the BiTe and Bi8Te9 compounds, Phys. Chem. Solid State., 21, 714 (2020); https://doi.org/10.15330/pcss.21.4.714-719.

S.Z. Imamaliyeva, I.F. Mehdiyeva, D.B. Taghiyev, M.B. Babanly, Thermodynamic investigations of the erbium tellurides by EMF method, Phys. Chem. Solid State. 21, 312 (2020); https://doi.org/10.15330/pcss.21.2.312-318.

T.M. Alakbarova, E.N. Orujlu, D.M. Babanly, S.Z. Imamaliyeva, M.B. Babanly, Solid-phase equilibria in the GeBi2Te4-Bi2Te3-Te system and thermodynamic properties of compounds of the GeTe·mBi2Te3 homologous series, Phys. Chem. Solid State., 23, 25 (2022); https://doi.org/10.15330/pcss.23.1.25-33.

N.B. Babanly, E.N. Orujlu, S.Z. Imamaliyeva, Y.A. Yusibov, M.B. Babanly, Thermodynamic investigation of silver-thallium tellurides by EMF method with solid electrolyte Ag4RbI5, J. Chem. Thermodyn., 128, 78 (2019); https://doi.org/10.1016/j.jct.2018.08.012.

S.Z. Imamaliyeva, S.S. Musayeva, D.M. Babanly, Y.I. Jafarov, D.B. Taghiyev, M.B. Babanly, Determination of the thermodynamic functions of bismuth chalcoiodides by EMF method with morpholinium formate as electrolyte, Thermochim. Acta, 679, 178319 (2019); https://doi.org/10.1016/j.tca.2019.178319.

F.J. Gravetter, L.B. Wallnau, Statistics for the behavioral sciences, 10th edition, Cengage Learning, Australia; United States, 2017.

I. Barin, Thermochemical Data of Pure Substances (Wiley, 1995).

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-12-16

Як цитувати

Мороз, М., Демченко, П., Тесфає, Ф., Прохоренко, м., Прохоренко, С., & Решетняк, О. (2023). Експериментальні дослідження та термодинамічна оцінка фазових рівноваг системи GaTe–AgGa5Te8–Te нижче 600 К. Фізика і хімія твердого тіла, 24(4), 699–706. https://doi.org/10.15330/pcss.24.4.699-706

Номер

Розділ

Хімічні науки