Калориметрическое определение фазовых переходов соединений Ag8ВX6 (B = Ge, Sn; X = S, Se)

  • Ульвия Рафик гызы Байрамова Институт катализа и неорганической химии им. М. Нагиева Национальной академии наук Азербайджана, пр. Г. Джавида, 113, Баку Az1143, Азербайджан https://orcid.org/0000-0001-5096-2513
  • Альбина Наджаф гызы Поладова Институт катализа и неорганической химии им. М. Нагиева Национальной академии наук Азербайджана, пр. Г. Джавида, 113, Баку Az1143, Азербайджан https://orcid.org/0000-0001-9653-6675
  • Лейла Фархад гызы Машадиева Институт катализа и неорганической химии им. М. Нагиева Национальной академии наук Азербайджана, пр. Г. Джавида, 113, Баку Az1143, Азербайджан https://orcid.org/0000-0003-2357-6195
  • Магомед Баба оглы Бабанлы Институт катализа и неорганической химии им. М. Нагиева Национальной академии наук Азербайджана, пр. Г. Джавида, 113, Баку Az1143, Азербайджан https://orcid.org/0000-0001-5962-3710
Ключевые слова: Ag8GeS6, Ag8GeSe6, Ag8SnS6, Ag8SnSe6, фазовый переход, термодинамические функции, энтальпия, энтропия, дифференциально-сканирующая калориметрия

Аннотация

Методом дифференциально-сканирующей калориметрии (ДСК) исследованы тройные соединения Ag8GeS6, Ag8GeSe6, Ag8SnS6 и Ag8SnSe6, имеющие полиморфные превращения при относительно низких температурах. Были исследованы два образца каждого соединения с различными массами навесок в интервале 20-40 мг, для которых были сняты по три кривых ДСК нагревания. На основании данных кривых ДСК определены температуры и энтальпии фазовых переходов исследуемых соединений от низкотемпературной ромбической модификации к высокотемпературной кубической. Данные ДСК для каждого образца на всех кривых нагревания отличались не более чем на 2 %. Из полученных данных были рассчитаны энтропии фазовых переходов и показано, что эти значения являются аномально высокими. Также был проведен сравнительный анализ полученных термодинамических данных для соединений Ag8GeSe6 и Ag8SnSe6 с результатами, полученными методом электродвижущих сил.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Ульвия Рафик гызы Байрамова, Институт катализа и неорганической химии им. М. Нагиева Национальной академии наук Азербайджана, пр. Г. Джавида, 113, Баку Az1143, Азербайджан

диссертант

Альбина Наджаф гызы Поладова, Институт катализа и неорганической химии им. М. Нагиева Национальной академии наук Азербайджана, пр. Г. Джавида, 113, Баку Az1143, Азербайджан

м. н. с.

Лейла Фархад гызы Машадиева, Институт катализа и неорганической химии им. М. Нагиева Национальной академии наук Азербайджана, пр. Г. Джавида, 113, Баку Az1143, Азербайджан

к. х. н., доцент, с. н. с.

Магомед Баба оглы Бабанлы, Институт катализа и неорганической химии им. М. Нагиева Национальной академии наук Азербайджана, пр. Г. Джавида, 113, Баку Az1143, Азербайджан

д. х. н., профессор,
член-корр. НАН Азербайджана, исполняющий
директор

Литература

Babanly M. B., Yusibov Yu. A., Abishov V. T. Ternary chalcogenides based on copper and silver. Baku: BQU Publ.; 1993. 342 p. (In Russ.)

Semkiv I., Ilchuk H., Pawlowski M., Kusnezh V. Ag8SnSe6 argyrodite synthesis and optical properties. Opto-Electronics Review. 2017;25(1): 37–40. https://doi.org/10.1016/j.opelre.2017.04.002

Studenyak I. P., Pogodin A. I., Studenyak V. I., Izai V. Y., Filep M. J., Kokhan O. P., Kúš P. Electrical properties of copper- and silver-containing superionic (Cu1−xAgx)7SiS5I mixed crystals with argyrodite structure. Solid State Ionics. 2020;345: 115183. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2019.115183

Lin S., Li W., Pei Y. Thermally insulative thermoelectric argyrodites. Materials Today. 2021;48:198–213. https://doi.org/10.1016/j.mattod.2021.01.007

Shen X., Yang C., Liu Y., Wang G., Tan H. A High temperature structural and thermoelectric study of argyrodite Ag8GeSe6. ACS Applied Materials & Interfaces. 2019;11(2): 2168–2176. https://doi.org/10.1021/acsami.8b19819

Jin M., Lin S., Li W., Chen Z., Li R., Wang X. Pei Y. Fabrication and thermoelectric properties of singlecrystal argyrodite Ag8SnSe6. Chemistry of Materials. 2019;31(7): 2603–2610. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.9b00393

Jiang B., Qiu P., Eikeland E., Chen H., Song Q., Ren D., Chen L. Cu8GeSe6-based thermoelectric materials with an argyrodite structure. Journal of Materials Chemistry C. 2017;5(4): 943–952. https://doi.org/10.1039/C6TC05068A

Jiang Q., Li S., Luo Y., Xin J., Li S., Li W., Yang J. Ecоfri end ly high lyrobust Ag8SiSe6-basedthermoelectric composites with excellent performance near room temperature. ACS Applied Materials & Interfaces. 2020;12(49): 54653–54661. https://doi.org/10.1021/acsami.0c15877

Fan Y., Wang G., Wang R., Zhang B., Shen X., Jiang P., Zhang X., Gu H., Lu X., Zhou X. Enhanced thermoelectric properties of p-type argyrodites Cu8GeS6 through Cu vacancy. Journal of Alloys and Compounds. 2020;822: 153665. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.153665

Yang C., Luo, Y., Li X., Cui J. N-type thermoelectric Ag8SnSe6 with extremely low lattice thermal conductivity by replacing Ag with Cu. RSC Advances. 2021;11: 3732–3739. https://doi.org/10.1039/D0RA10454J

Li W., Lin S., Ge B., Yang J., Zhang W., Pei Y. Low sound velocity contributing to the high thermoelectric performance of Ag8SnSe6. Advanced Sciences. 2016;3(11): 1600196−1600212. https://doi.org/10.1002/advs.201600196

Ghrib T., Al-Otaibi A. L., Almessiere M. A., Assaker I. B., Chtourou R. High thermoelectric figure of merit of Ag8SnS6 component prepared by electrodeposition technique. Chinese Physics Letters. 2015;32(12): https://doi.org/10.1088/0256-307X/32/12/127402

Namiki H., Yahisa D., Kobayashi M., Shono A., Hayashi H. Enhancement and manipulation of the thermoelectric properties of n-type argyrodite Ag8SnSe6 with ultralow thermal conductivity by controlling the carrier concentration through Ta doping. AIP Advances. 2021; 11: 075125. https://doi.org/10.1063/5.0056533

Ivanov-Shits A. K., Murin I. V. Solid state ionics, v. 1. Saint Peterburg: SPU Publ.; 2000. 616 p. (In Russ.)

Berezin V. M., Vyatkin Q. P. Superionic semiconducting chalcogenides. Celyabinsk: Yu.Ur.Qu. Publ.; 2001. 135 p. (In Russ.)

Liu H., Shi X., Xu F. et al. Copper ion liquid-like thermoelectrics. Nature Materials. 2012;11(5): 422–425. https://doi.org/10.1038/nmat3273

Heep B. K., Weldert K. S., Krysiak Y., Day T. W., Zeier W. G., Kolb U., Snyder G. J., Tremel W. High electron mobility and disorder induced by silver ion migration lead to good thermoelectric performance in the argyrodite Ag8SiSe6. Chemistry of Materials. 2017;29(11): 4833−4839. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.7b00767

Lin Y., Fang S., Su D., Brinkman K. S. Enhancing grain boundary ionic conductivity in mixed ionic–electronic conductors. Nature Communications. 2015;6(1): 1–9. https://doi.org/10.1038/ncomms7824

Boucher F., Evain M., Brec R. Distribution and ionic diffusion path of silver in g-Ag8GeTe6: A temperature dependent anharmonic single crystal structure study. Journal of Solid State Chemistry. 1993;107(2): 332–346. https://doi.org/10.1006/jssc.1993.1356

Heep B. K., Weldert K. S., Krysiak Y., Day T. W., Zeier W. G., Kolb U., Snyder G. J., Tremel W. High electron mobility and disorder induced by silver ion migration lead to good thermoelectric performance in the argyrodite Ag8SiSe6. Chemistry of Materials. 2017;29(11): 4833−4839. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.7b00767

Babanly M. B., Yusibov Yu. A., Babanly N. B. The EMF method with solid-state electrolyte in the thermodynamic investigation of ternary copper and silver chalcogenides. Electromotive force and measurement in several systems. Electromotive Force and Measurement in Several Systems. 2011;57-78: https://doi.org/10.5772/28934

Babanly M. B., Mashadiyeva L. F., Babanly D. M. et al. Some aspects of complex investigation of the phase equilibria and thermodynamic properties of the ternary chalcogenid systems involving EMF Measurements (Review). Russian Journal of Inorganic Chemistry. 2019;64(13): 1649–1671. https://doi.org/10.1134/s0036023619130035

Menczel J., Grebowicz J. The handbook of differential scanning calorimetry: Techniques and lowmolecular mass materials. Elsevier Science; 2022. 858 p.

Gorochov O. Les composés Ag8MX6 (M = Si, Ge, Sn et X = S, Se, Te). Bulletin de la Société chimique de France. 1968; 2263–2275.

Prince A., Silver–germanium–selenium, in Ternary Alloys: A Comprehensive Compendium of Evaluated Con stitutional Data and Phase Diagrams.Stuttgart: Max Plank Inst.; 1992. 492 p.

Yusibov Y. A., Alverdiev I. D., Ibragimova F. S., Mamedov A. N., Tagiev D. B., Babanly M. B. Study and 3d modeling of the phase diagram of the Ag–Ge–Se system. Russian Journal of Inorganic Chemistry. 2017;62(9): 1223–1233. https://doi.org/10.1134/S0036023617090182

Yusibov Y. A., Alverdiev I. D., Mashadieva L. F., Babanly D. M., Mamedov A. N., Babanly M. B. Experimental study and 3d modeling of the phase diagram of the Ag–Sn–Se System. Russian Journal of Inorganic Chemistry. 2018;63(12): 1622–1635. https://doi.org/10.1134/S0036023618120227

Eulenberger G. Die kristallstruktur der tieftemperaturmodifikation von Ag8GeS6. Monatshefte Fur Chemie. 1977;108(4): 901–913. https://doi.org/10.1007/bf00898056

Carré D., Ollitrault Fichet R., Flahaut J. Structure de Ag8GeSe6b. Acta Crystallographica Section B Structural Crystallography and Crystal Chemistry. 1980;36(2): 245–249. https://doi.org/10.1107/S0567740880003032

Wang N. New data for Ag8SnS6 (canfeildite) and Ag8GeS6 (argyrodite). Neues Jahrb. Mineral., Monatsh;1978; 269–272.

Slade T. J., Gvozdetskyi V., Wilde J. M., Kreyssig A., Gati E., Wang L., Mudryk Y., Ribeiro R. A., Pecharsky V. K., Zaikina J. V., Bud’ko S. L., Canfield P. C. A low-temperature structural transition in canfieldite, Ag8SnS6, single crystals. Inorganic Chemistry. 2021;60(24): 19345–19355. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.1c03158

Gulay L. D., Olekseyuk I. D., Parasyuk O. V. Crystal structure of b-Ag8SnSe6. Journal of Alloys and Compounds. 2002; 339(1): 113–117. https://doi.org/10.1016/s0925-8388(01)01970-3

Moroz M. V., Prokhorenko M. V. Determination of thermodynamic properties of saturated solid solutions of the Ag–Ge–Se system using EMF technique. Russian Journal of Electrochemistry.2015;51(7): 697–702. https://doi.org/10.1134/S1023193515070046

Moroz M. V., Prokhorenko M. V. Measurement of the thermodynamic properties of saturated solid solutions of compounds in the Ag-Sn-Se system by the EMF method. Russian Journal of Physical Chemistry A. 2015;89(8): 1325–1329. https://doi.org/10.1134/s0036024415080221

Moroz M. V., Prokhorenko M. V., Demchenko P. Yu., Reshetnyak O. V. Thermodynamic properties of saturated solid solutions of Ag7SnSe5Br and Ag8SnSe6 compounds in the Ag–Sn–Se–Br system measured by the EMF method. The Journal of Chemical Thermodynamics. 2017;106; 228–231. https://doi.org/10.1016/j.jct.2016.12.004

Alverdiev I. D., Yusibov Y. A., Bagkheri S. M., Imamalieva S. Z., Babanly M. B. Тhermodynamic study of Ag8GeSe6 by EMF with an Ag4RbI5 solid electrolyte Russian Journal of Electrochemistry. 2017;53(5): 551–554. https://doi.org/10.1134/S1023193517050032

Alverdiev I. D., Yusibov Y. A., Imamalieva S. Z., Babanly D. M. , Tagiev D. B. , Babanly M. B. Thermodynamic study of siver-tin selenides by the EMF method with Ag4rbi5 solid electrolyte. Russian Journal of Electrochemistry. 2019;55(5): 467–474. https://doi.org/10.1134/s1023193519050021

Hohne G. W. H. , Hemminger W. F. , Flammersheim H. J. Differential Scanning Calorimetry. Second Edition. Berlin: Springer; 2003. 300 p. https://doi.org/10.1007/978-3-662-06710-9_3

Morachevskiy A. Q. , Voronin Q. F. , Qeyderikh V. A., Kutsenok I. B. Electrochemical research methods in thermodynamics of metallic systems. Мoscow: ISK «Akademkniga» Publ.; 2003. 334 p. (In Russ.)

Babanly M. B., Yusibov Yu. A. Бабанлы М. Б., Юсибов Ю. А. Electrochemical methods in thermodynamics of inorganic systems. Baku: Elm Publ.; 2011. 306 p. (In Russ.)

Physical and chemical properties of semiconductor substances. Handbook. Novoselova A. V. and Lazereva V. B. (Eds.). Мoscow: Nauka Publ.; 1976. 339 p. (In Russ.)

Опубликован
2022-05-30
Как цитировать
Байрамова, У. Р. г., Поладова, А. Н. г., Машадиева, Л. Ф. г., & Бабанлы, М. Б. о. (2022). Калориметрическое определение фазовых переходов соединений Ag8ВX6 (B = Ge, Sn; X = S, Se). Конденсированные среды и межфазные границы, 24(2), 187-195. https://doi.org/10.17308/kcmf.2022.24/9258
Раздел
Оригинальные статьи