Статья : Особенности ионного переноса в твердом электролите с двумя сортами подвижных катионов 


Полнотекстовый поиск по базе:

Главная >> Статья >> Математика


Особенности ионного переноса в твердом электролите с двумя сортами подвижных катионов




Особенности ионного переноса в твердом электролите с двумя сортами подвижных катионов

Кадргулов Р.Ф., Якшибаев Р.А.

Высокотемпературные модификации халькогенидов меди и серебра обнаруживают смешанную ион-электронную проводимость [1-3]. С точки зрения исследования ионной проводимости, наличие двух сортов подвижных катионов в этих системах представляет особый интерес. Определение вкладов ионов различного сорта в общий ионный перенос и изучение концентрационной зависимости их вклада может оказаться полезным для лучшего понимания динамики ионного транспорта в подобных соединениях.

В работе представлены результаты исследования ионной составляющей проводимости и вклада катионов разного сорта в общую ионную проводимость для твердых растворов на основе г.ц.к.-модификаций Cu2S и Ag2S.

Образцы для исследований были приготовлены методом ампульного синтеза из элементов особой чистоты путем спекания в вакууме при 873 К с последующей гомогенизацией при 673 К. Однофазность полученных поликристаллических образцов контролировалась снятием дифрактограмм на дифрактометре ДРОН-3 с высокотемпературной приставкой УВД-2000.

Преобладающая электронная проводимость смешанных ион-электронных проводников не позволяет использовать обычные методы измерений ионной проводимости. Поэтому был применен метод [4] блокирования электронного тока с использованием сложных токовых электродов Ag/AgI. Как показано в [1], указанный метод, примененный к подобным системам с двумя сортами подвижных ионов, дает значение полной ионной проводимости.

Разделение вкладов ионов меди и серебра в общую ионную проводимость твердых растворов (AgxCu1-x)2S было проведено комбинированным гравиметрическим и электрическим методом /1/ с использованием ячейки

Ag/AgI/образец 1/образец 2/AgI/Ag

(i)

В результате протекания постоянного тока через ячейку устанавливается концентрационная поляризация, вызванная блокированием ионов меди и электронного тока на электродах Ag/AgI. Время установления концентрационной поляризации определяется коэффициентом химической диффузии, равным 10-1-10-3 см2/с [5] для твердых растворов. Условие, при котором устанавливается градиент общей катионной концентрации, считается квазистационарным. Затем происходит взаимная диффузия ионов меди и серебра при неизменном градиенте общей катионной концентрации. Скорость этого процесса определяется коэффициентами самодиффузии катионов, имеющими значения порядка 10-5 см2/с [6]. Стационарное условие характеризуется тем, что ток ионов меди под действием электрического поля равен обратному диффузионному току и перенос заряда осуществляется только ионами серебра.

Таким образом, наличие двух сортов подвижных ионов в системе приводит к их перераспределению по длине образца под влиянием электрического поля и, следовательно, к изменению веса образцов 1 и 2, имевших одинаковый начальный состав в ячейке (i). Изменение масс образцов прямо связано с отношением парциальных проводимостей ионов меди и серебра. При определении отношений парциальных проводимостей iCu+/iAg+ используется разница в атомном весе меди и серебра, равная 0,59.

Рис. Концентрационная зависимость общей и парциальных ионных проводимостей при 523 К.

На рис. представлены зависимости общей ионной и парциальных проводимостей по ионам меди и серебра от состава при температуре 523 К. Общая ионная проводимость для твердых растворов на основе г.ц.к.-структуры в области составов от 20 мол. % до 80 мол. % Ag2S незначительно увеличивается с ростом содержания серебра. Парциальные проводимости значительно изменяются во всем интервале исследованных составов. Для состава AgCuS получено отношение парциальных проводимостей

iCu+/iAg+=0,54 (0,04), что совпадает с данными для состава AgCuSe [1, 7]. Такое совпадение отношений парциальных проводимостей для соединений AgCuS и AgCuSe можно объяснить тем, что у них одинаковая структура и параметры элементарной ячейки имеют близкие значения. Кроме того, можно предположить одинаковый характер разупорядочения их катионных подрешеток, поскольку для состава AgCuTe при тех же условиях получено значение iCu+/iAg+=8 [7].

Таким образом, результаты исследования парциальных составляющих ионной проводимости твердых растворов квазибинарной системы Cu2S - Ag2S подтверждают идею о том, что аномально высокая ионная проводимость в указанных системах обусловлена частью слабосвязанных с жестким остовом катионов, концентрация которых обусловлена структурными особенностями фаз.

Список литературы

Miyatani S. // J. Phys. Soc. Jap. 1973. V. 34. № 2. P. 422.

Miyatani S., Miura Y., Ando H. // J. Phys. Soc. Jap. 1979. V. 46. P. 1825.

Якшибаев Р.А., Балапанов М.Х., Конев В.Н. // ФТТ. 1987. Т. 29. С. 937.

Jokota I. // J. Phys. Soc. Jap. 1961. V. 16. P. 2213.

Чеботин В.Н., Конев В.Н., Березин В.М. // Изв. АН СССР. Неорган. матер. 1984. Т. 20. № 9. С. 1462.

Allen R.L., Moore W.J. // J. Phys. Chem. Sol. 1959. V. 63. P. 223.

Yakshibaev R.A., Balapanov M.Kh., Mukhamadeeva N.N., Akmanova G.R. // Phys. stat. sol.(a). 1989. V. 112. P. 97.

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.bashedu.ru

Похожие работы:

  • Исследование твердых электролитов

    Дипломная работа >> Химия
    ... - ионам Н+. Характеристика поликристалических твердых электролитов Электролит Подвижный ион См ... способами за ... от сорта ионов R3+, изоморфно замещающих ионы М2+ в матрице. ... ионного переноса в сильнонестехиометрических фазах M1–xRxF2+x (M=Ba ...
  • Химия, элементы таблицы Менделеева

    Реферат >> Химия
    ... катионы Н5О2+ с очень короткой водородной связью [d(OO) = 241 пм] между двумя ... др.), в электролит не переходят, ... ионы BeF• (К = 5·10-5) и MgF• (К=5·10-2). Подвижность иона ... тверд. тверд. тверд. тверд. тверд. тверд. ... ток путём переноса ионов О2- ... особенностью иона ...
  • Методы химического анализа

    Учебное пособие >> Промышленность, производство
    ... твердые ... перенос электричества осуществляется ионами ... подвижности определяемого и мешающего ионов в фазе мембраны. Потенциал-образующими ионами являются катионы или анионы ионных ... двум ионам. Потенциал ион ... мешалка 2 — электролит ячейка с анализируемым ... Особенностью ...
  • Давно ли люди гибнут за металл и как именно закалялась сталь

    Книга >> История
    ... Важнейшая геохимическая особенность железа ... горячими переносят в ... твердых сортов углеродистых ... мечами с двумя лезвиями. В ... электролит ... ионы будут двигаться к электродам: катионы - к катоду, анионы - к аноду. Катионы ... управляться Огнем. Подвижность, контактность, ...
  • Производство алюминия

    Реферат >> Промышленность, производство
    ... сорта ... ионы Na+, находящиеся в межузлиях кристаллической решетки, особенно при т выше 5650С, обладают большой подвижностью ... твердом ... электролиза переносится к ... электролите очень мелких частиц углерода. Другое осложнение катодного процесса – это разряд катионов ...
  • Электролиз

    Реферат >> Химия
    ... с двумя угольными ... напряжения в электролите, выражаемое ... ионов одного заряда (катионы ... подвижные ... твердые электролиты; газы. К лучшим материалам для нерастворимых анодов относятся специальные сорта ... отнести перенос зарядов ... Отличительной особенностью электролиза ...
  • Земледелие

    Реферат >> Технология
    ... ценные катионы. Одновалентные катионы ... обусловлена ионом водорода ... особенностей. Плотность твердой фазы почвы - отношение массы твердой ... вследствие переноса солей ... двумя ... и сортов, произ­растающие ... каинит, электролит. ОРГАНИЧЕСКИЕ ... содержание подвиж­ных форм азота ...
  • Физико-химические свойства и методы контроля качества товаров

    Контрольная работа >> Кулинария
    ... двумя несмешивающимися фазами - подвижной и неподвижной. Подвижной ... твердая жидкость твердая твердая ... подвижные ионы. В зависимости от знака обмениваемых ионов ... ионов. Каждый катион задерживается на ионите ... скоростью переносит компоненты ... электролите ... Особенно ... сорту ...
  • Технология лекарственных форм

    Отчет по практике >> Медицина, здоровье
    ... , прозрачная, подвижная, летучая жидкость ... особенно ... поливалентного иона - ... виде сорта "для ... одновалентных катионов, триэтаноламиновые ... действует двумя ... смеси присутствует электролит (магния ... предварительно переносят в ... Твердые лекарственные формы. К твердым ...