ПРАЦІ НАУКОВОГО ТОВАРИСТВА ім. ШЕВЧЕНКА

Хімічні науки

Архів / Том LXXVIII 2025

Віталія СЕМЕНЮК, Орися БЕРЕЗНЮК, Любомир ГУЛАЙ, Людмила ПІСКАЧ

Волинський національний університет імені Лесі Українки, пр. Волі, 13, 43025 Луцьк, Україна
e-mail: bereznuk.orysia@vnu.edu.ua

DOI: https://doi.org/10.37827/ntsh.chem.2025.78.215

ПЕРЕРІЗИ AgCIIIS2 – Ag8DIVS6 СИСТЕМ Ag2S – CIII2S3 – DIVS2 SYSTEMS (CIII – Sb, Bi; DIV – Ge, Sn)

Подано результати комплексного дослідження фазових рівноваг у квазіподвійних системах AgSbS2–Ag8GeS6, AgBiS2–Ag8GeS6 та AgBiS2–Ag8SnS6, які є триангулюючими у квазіпотрійних системах Ag2S–Sb(Bi)2S3–Ge(Sn)S2. Синтез зразків виконували зі стехіометричних сумішей простих речовин високого ступеня чистоти в вакуумованих до тиску 1,33·10-2 Па кварцових ампулах із подальшим відпалюванням за 500 К чи 570 К. Фазовий склад і термічну поведінку сполук вивчали методами рентгенофазового, диференційно-термічного, мікроструктурного аналізів та скануючої електронної мікроскопії. Вперше підтверджено утворення нової тетрарної фази Ag11Sb3GeS12 у співвідношенні компонентів 3:1 у системі AgSbS2–Ag8GeS6, яка утворюється конгруентно за 1047 К, володіє поліморфізмом за 527 К і характеризується стабільною однорідною структурою. Системи AgBiS2–Ag8GeS6 та AgBiS2 – Ag8SnS6 належать до евтектичного типу з незначною розчинністю на основі сполук AgBiS2, Ag8GeS6, Ag8SnS6; евтектичні точки зафіксовані за температур 970 К і 937 К та складах 25 мол. % Ag8GeS6 і 33 мол. % Ag8SnS6. У квазіподвійних системах виявлені поліморфні перетворення на основі тернарних сполук. Отримані дані розширюють уявлення про фазові рівноваги в багатокомпонентних халькогенідних системах і можуть бути використані для розробки функціональних матеріалів з іонною провідністю.

Keywords: квазіподвійна система, евтектика, перитектика, тверді розчини.

Література:

    1. Todorov T. K., Reuter K. B., Mitzi D. B. Next-generation solar absorbers: materials design for high-efficiency thin-film photovoltaics. Adv. Mater. 2010. Vol. 22(20). P. E156–E159. (https://doi.org/10.1002/adma.200904155).
    2. Jesús Capistrán-Martinez, Nair P. C. Photoconductive thin films of AgSbS2 with cubic crystalline structure in solar cells. Phys. Status Solidi A. 2015. Vol. 212(12). P. 2869–2876. (https://doi.org/10.1002/pssa.201532496).
    3. Garza J. G., Shaji S., Rodriguez A. C., Roy T. K. AgSbSe2 and AgSb(S,Se)2 thin films for photovoltaic applications. Appl. Surf. Sci. 2011. Vol. 257(24). P. 10834–10838. (https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2011.07.115).
    4. Voronin M. V., Osadchii E. G. Тhermodynamic properties of silver and bismuth sulfosalt minerals, pavonite (AgBi3S5) and matildite (AgBiS2) and implications for ore deposits. Econ. Geol. 2013. Vol. 108(5). P. 1203–1210. (https://doi.org/10.2113/econgeo.108.5.1203).
    5. Zhou Y., Wang L., Chen S., et al. Thin-film solar cells based on AgBiS2 nanocrystals. Nat. Photon. 2015. Vol. 9(7). P. 409–415. (https://doi.org/10.1038/nphoton.2015.91).
    6. Lin S., Li W., Pei Y. Thermally insulative thermoelectric argyrodites. Mater. Today. 2021. Vol. 48. P. 198–213. (https://doi.org/10.1016/j.mattod.2021.01.007).
    7. Semkiv I. V., Ilchuk H., Pawlowski M., Kusnezh V. Ag8SnSe6 argyrodite synthesis and optical properties. Opto-Electron. Rev. 2017. Vol. 25(1). P. 37–40. (https://doi.org/10.1016/j.opelre.2017.04.002).
    8. Shen X., Xia Y., Yang C. C., Zhang Z., Li S., Tung Y. H., Benton A., Zhang X., Lu X., Wang G., He J., Zhou X. High thermoelectric performance in sulfide-type argyrodites compound Ag8Sn(S1-xSex)6 enabled by ultralow lattice thermal conductivity and extended cubic phase regime. Adv. Funct. Mater. 2020. Vol. 30(21). 2000526 (https://doi.org/10.1002/adfm.202000526).
    9. Chen H. M., Maohua C., Adams S. Stability and ionic mobility in argyrodite-related lithium-ion solid electrolytes. Phys. Chem. Chem. Phys. 2015. Vol. 17. P. 16494–16506. (https://doi.org/10.1039/C5CP01841B).
    10. Filep M. Y., Pohodin A. I., Malakhovska T. O., Kokhan O. P., Chundak S. Yu., Kaila M. I., Skubenych K. V. Doslidzhennia elektrychnykh vlastyvostei monokrystalichnoho Ag8GeS6. Nauk. Visn. Uzhhorod. Univ., Ser. Khim. 2023. Vyp. 1(49). S. 10–14. (https://doi.org/10.24144/2414-0260.2023.1.10-14). (in Ukrainian).
    11. Applications of Chalcogenides: S, Se, and Te / ed. by G. K. Ahluwalia. Cham : Springer International Publishing, 2017. 474 p. (https://doi.org/10.1007/978-3-319-41190-3).
    12. Bryndzia L. T., Kleppa O. J. High-temperature reaction calorimetry of solid and liquid phases in the quasi-binary system Ag2S–Sb2S3. Geochim. Cosmochim. Acta. 1989. Vol. 52. P. 67–176. (https://doi.org/10.1016/0016-7037(88)90064-6).
    13. Tesfaye F., Lindberg D. Thermochemical properties of selected ternary phases in the Ag–Bi–S. J. Mater. Sci. 2016. Vol. 51. P. 5750–5759. (https://doi.org/10.1007/s10853-016-9877-8).
    14. Walenta K. Cuboargyrit, ein neues Silbermineral aus dem Schwarzwald. Lapis. 1998. Vol. 23(11). P. 21–23.
    15. Smith J. V., Pluth J. J., Han S. Crystal structure refinement of miargyrite AgSbS2. Mineral. Mag. 1997. Vol. 61. P. 671–675. (https://doi.org/10.1180/minmag.1997.061.408.05).
    16. Gorochov O. Les composés Ag8MX6 (M = Si, Ge, Sn et X = S, Se, Te). Bull. Soc. Chim. Fr. 1968. Vol. 6. P. 2263–2275.
    17. Eulenberger G. Die Kristallstruktur der Tieftemperaturmodifikation von Ag8GeS6. Monatsh. Chem. 1977. Vol. 108. P. 901–913. (https://doi.org/10.1007/BF00898056).
    18. Piskach L. V., Parasyuk O. V., Olekseyuk I. D. Interaction of argyrodite family compounds with the chalcogenides of II-b elements. J. Alloys Compd. 2006. Vol. 421(1–2). P. 98–104. (https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2005.11.056).
    19. Berezniuk O. P., Alrikik M., Kohut Yu. M., Piskach L. V. Phase equilibria in the Cu(Ag)2S–SnS2–Sb2S3 systems. Probl. Chem. Sustain. Dev. 2022. No. 4. P. 17–30. (in Ukrainian). (https://doi.org/10.32782/pcsd-2022-4-2).
    20. Berezniuk O. P., Kogut Y. M., Gulay L. D., Piskach L. V. Phase equilibria in the Ag2S–Sb2S3–SnS2 system and the novel quaternary chalcogenide Ag11Sb3SnS12. J. Phase Equilib. Diffus. 2024. Vol. 45. P. 723–731. (https://doi.org/10.1007/s11669-024-01126-7).

Як цитувати:

СЕМЕНЮК В., БЕРЕЗНЮК О., ГУЛАЙ Л., ПІСКАЧ Л. ПЕРЕРІЗИ AgCIIIS2 – Ag8DIVS6 СИСТЕМ Ag2S – CIII2S3 – DIVS2 SYSTEMS (CIII – Sb, Bi; DIV – Ge, Sn). Праці НТШ. Хім. Наук. 2025. Т. 78. С. 215-225.

Завантажити файл