Войти
Висмутат свинца образует пятивалентную структуру. Шесть атомов кислорода октаэдрически координированы с каждым атомом висмута. За счет разделения ребер атомов кислорода образуется слой Bi 2O6. Положительно заряженные атомы свинца распределены между слоями, образуя гексагональную элементарную ячейку с атомом свинца в каждом из углов. Висмутат свинца представляет собой сверхпроводник с формулой Pb (BiO 3)2. Имеет был обнаружен только в последние годы в лаборатории, поскольку он не встречается в природе. Висмутат свинца образует пятивалентную структуру, значительно отличающуюся от обычных ионных взаимодействий висмутата натрия, но аналогичную таковой для висмутата стронция. В структуре шесть атомов кислорода октаэдрически координированы как с атомами висмута, так и с атомами свинца. Атомы висмута и кислорода образуют отрицательно заряженные слои, создавая повторяющуюся октаэдрическую геометрию. Положительно заряженные атомы свинца затем распределяются внутри слоев, образуя гексагональная элементарная ячейка, с атомом свинца в каждом из углов. Плотность кристалла составляет 9,18 г / см. Формульный вес составляет 233,99 г / моль. Объем единицы кристаллической структуры составляет 169,26 А. Параметры решетки (a) составляет 5,3 21 ангстрем.
Одним из первых обнаруженных применений висмутата свинца была его способность быть полупроводником. При легировании металлом, который имеет на один электрон меньше (легирование p-типа), он имеет способность проводить. Его коэффициент полезного действия также увеличивается до диапазона от 0,2 до 0,6. Его применение в качестве полупроводника включает смешивание Bi 2O3, PbO и SiO 2 с краской и нанесение этой краски на солнечные панели. Различные растворители и состав трех химикатов дали разную эффективность полупроводников.
Висмутат свинца имеет широкий диапазон пропускания в ИК-спектрах.7 При легировании Li 2 O с образованием Li 2 O- [Bi 2O3-PbO], коэффициент пропускания может превышать 10-15 микрометров. На приведенном выше рисунке показаны ИК-спектры композиции стекла 30Li2O-35 [Bi2O3-PbO], которая содержит 30 мольных процентов Li 2O.
. Введение различных мольных концентраций Li2O в структуру висмутата свинца с образованием Li 2 O- [Bi 2O3-PbO] может увеличивать спектры пропускания свинцово-висмутатного стекла в видимом диапазоне и за его пределами.7 На рисунке показаны УФ-видимые спектры композиций свинцово-висмутатного стекла с (a) 20, (b) 30, (c) 40, (d) 50 и (e) 60 мол.% Li 2O.Свинцово-висмутатное стекло стало очень полезным в промышленном и электрическом секторах. Свинцово-висмутатное стекло имеет плотность в диапазоне 7,639-7,699 г / см и показатель преломления в диапазоне 2,47-2,9. Но что наиболее важно, свинцово-висмутатное стекло имеет уникально большое окно пропускания, содержащее длины волн в инфракрасном (ИК) и УФ-видимом диапазонах. Благодаря этому висмутат свинца может использоваться в спектральных устройствах, таких как оптические переключатели и фотоионические устройства, системы обнаружения, основанные на чувствительности к инфракрасному (ИК) и тепловому излучению, лазерные материалы, оптические волноводы и чертежи волокон без кристаллов. Хотя, к сожалению, свинцово-висмутатное стекло само по себе не образуется и его довольно сложно сделать. Поскольку висмутат свинца плавится в процессе формирования стекла, он становится менее стабильным и имеет тенденцию кристаллизоваться при понижении температуры, создавая менее полупрозрачный и глянцевый продукт. Висмутат свинца имеет высокое содержание парамагнитных ионов. Таким образом, висмутат свинца в сочетании с увеличивающимися концентрациями аддуктов катиона металла или оксидов, таких как Fe 2O3, MnO или Gd 2O3, увеличивает эффект стабилизации и окно пропускания висмутата свинца, что приводит к кристаллизации структуры стекла. Например, изменение молярного процента Li 2 O в свинцово-висмутатном стекле с формулой Li 2 O- [Bi 2O3-PbO] может увеличить диапазон пропускания до длин волн. более 10-15 микрометров в ИК-спектрах и 420-450 нм в УФ-видимых спектрах. Исследователи работают над улучшением висмутата свинца, расширяя окно передачи, чтобы соответствовать еще большему количеству оптических приложений. В частности, исследования показали, что при одновременном использовании достаточных количеств оксидов бария и цинка для стабилизации свинцово-висмутатных стекол снижение пропускания инфракрасного излучения становится незначительным по сравнению со стабильностью стекла. Однако эти оксиды не равны и не могут быть полностью замещены друг другом. Следовательно, оба они должны быть доступны и использоваться вместе, чтобы свести к минимуму кристаллизацию и улучшить стабилизацию стекла так, чтобы было лишь небольшое снижение пропускания инфракрасного излучения.
Висмутат свинца фотокаталитически активен. Его можно использовать для разложения органических соединений при облучении видимым светом. Это полезно для защиты окружающей среды и очистки воды. Однако висмутат свинца не так эффективен при разложении органических веществ, как оксиды или висмутаты других металлов, из-за его широкой валентной полосы и небольшой ширины запрещенной зоны.
