WikiDer > Оксиселенид

Oxyselenide
Рисунок 1: Кристаллическая структура BiCuSeO со слоистой структурой ZrSiCuAs

Оксиселениды группа химические соединения которые содержат кислород и селен атомов (рисунок 1). Оксиселениды могут образовывать широкий спектр структур в соединениях, содержащих различные переходные металлы, и, таким образом, может проявлять широкий спектр свойств. Что наиболее важно, оксиселениды имеют широкий спектр теплопроводность, которыми можно управлять при изменении температуры, чтобы регулировать их термоэлектрические характеристики. Текущие исследования оксиселенидов указывают на их потенциал для значительного применения в электронный материалы.[1]

Синтез

Первый оксиселенид, который будет кристаллизованный был оксиселенидом марганца в 1900 году.[2] В 1910 г. оксиселениды, содержащие фосфат были созданы путем лечения п2Se5 с гидроксиды металлов.[3] Оксиселенид урана образовался следующим путем обработки ЧАС2Se с диоксиды урана при 1000 ° С.[4] Этот метод был также использован при синтезе оксиселенидов редкоземельные элементы в середине 1900-х гг.[5] Синтез оксиселенидных соединений в настоящее время включает обработку оксидов алюминий порошок и селен при высоких температурах.[6]

Рисунок 2: Некоторые недавно обнаруженные структуры оксиселенидов кристаллизуются таким образом, что слои оксида металла (а) и слои селенида металла (b) образуют чередующийся узор (с). Цветовой код: желтый - стронций; розовый - кобальт; синий - кислород; зеленый - селен; оранжевый - медь

Недавние открытия в оксиарсениды железа и их сверхпроводимость подчеркнули важность смешанных анионных систем.[7] Смешанные оксихалькогениды меди возникли при учете электронных свойств как халькогенидов, так и оксидов. Химики начали заниматься синтезом соединения с металлическими и волна зарядовой плотности свойства, а также высокотемпературная сверхпроводимость. При синтезе оксиселенида меди Na1.9Cu2Se2· Cu2O, реагируя на Na2Se3.6 с Cu2О,[8] они пришли к выводу, что новый тип оксихалькогенидов может быть синтезирован путем реакции оксидов металлов с потоками полихалькогенидов.

Производные

Рисунок 3: Орторомбическая структура β-La2О2MnSe2 при низких температурах.

Новые оксиселениды формулы Sr2АО2M2Se2 (A = Co, Mn; M = Cu, Ag) синтезированы. Они кристаллизуются в структуры, состоящие из чередующихся перовскит-подобные (оксид металла) и антифторит (селенид металла) слои (рисунок 2). Оптический запрещенная зона каждого оксиселенида очень узкая, что указывает на полупроводимость.[9]

Еще одно производное, проявляющее свойства оксиселенида, - это β-La2О2MSe2 (M = Fe, Mn). Эта молекула обладает ромбический структура (рис. 3), открывая возможности для различных упаковка оксиселенидов. Они есть ферромагнитный при низких температурах (~ 27 К) и показывают высокие удельное сопротивление при комнатной температуре. Аналог Mn, разбавленный в NaCl решение, предполагает оптическую ширину запрещенной зоны 1,6 эВ при комнатной температуре, что делает его изолятор. Между тем, ширина запрещенной зоны для аналога Fe составляет примерно 0,7 эВ между 150 К и 300 К, что делает его допустимым. полупроводник.[7] Напротив, оксиселенид кобальта La2Co2О3Se2 является антиферромагнитно упорядоченным, что предполагает, что, хотя различные переходные металлы ответственны за изменения магнитных свойств оксиселенида, общая структура решетки молекулы также может влиять на ее проводимость.[10]

Рисунок 4: Сравнение добротности соединений ZT Bi1-xMxCuSeO. Более высокие значения ZT указывают на более эффективное преобразование энергии.

На магнитные и проводящие свойства различных соединений металлов, скоординированных с оксиселенидом, влияет не только используемый переходный металл, но и условия синтеза. Например, процент алюминия, использованного при синтезе Ce2О2ZnSe2 как кислородный ретривер воздействует на запрещенные зоны, на что указывает различный цвет продукта.[6] Различные структуры допускают множество потенциальных конфигураций. Например, как отмечалось ранее в La2Co2О3Se2, Sr2F2Mn2Se2O демонстрирует нарушенную магнитную корреляцию в структуре, приводящую к антиферромагнитной решетке.[11]

В 2010 году поликристаллические оксиселениды BiCuSeO p-типа были объявлены возможными термоэлектрическими материалами.[12]Слабые связи между [Cu2Se2]−2 проведение и [Би2О2]+2 изолирующий слой, а также ангармоническая структура кристаллической решетки могут объяснить низкую теплопроводность и высокие термоэлектрические характеристики вещества. Недавно значение ZT BiCuSeO, безразмерный показатель качества, указывающий на термоэлектрические характеристики, был увеличен с 0,5 до 1,4. Эксперимент показал, что легирование Ca может улучшить электропроводность, тем самым увеличивая значение ZT.[1] Кроме того, замена 15% Bi3+ ионы с ионами металлов 2 группы, Ca2+, Sr2+, или Ba2+ (Рисунок 4), также оптимизирует концентрацию носителей заряда.[12]

Рекомендации

  1. ^ а б Пей, Ян-Линь; Он, Цзяцин; Ли, Цзин-Фэн; Ли, Фу; Лю, Цицзюнь; Пан, Вэй; Баррето, Селин; Берардан, Дэвид; Драго, Нита; Чжао, Ли-Донг (2013). «Высокие термоэлектрические характеристики оксиселенидов: низкая теплопроводность BiCuSeO, легированного кальцием». NPG Asia Материалы. 5 (5): e47. Дои:10.1038 / am.2013.15. ISSN 1884-4057.
  2. ^ Фонзес-Диакон, Х. (1990). «Синтезированный селенид и оксиселенид марганца». Конкурирует Rendus Hebdomadaires des Séances de l'Académie des Sciences 130: 1025: 1025–6.
  3. ^ Ефрем Ф. и Э. Майлер. (1910). «Селенофосфаты». Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft 43: 277–285.
  4. ^ Ходадад П. (1957) "Оксиселенид урана. UOSe". Компт. Ренд. 245: 226: 2286–8.
  5. ^ Guittard, M., Flahaut, J. и Domange, L. "Оксиселенид иттрия и всех редких земель". Acta Crystallographica 21 (5).
  6. ^ а б Эйнсворт, Крис М .; Ван, Чун-Хай; Такер, Мэтью Дж .; Эванс, Джон С. О. (2015). «Синтез, структурные характеристики и физические свойства нового оксиселенида переходного металла Ce.2О2ZnSe2" (PDF). Неорганическая химия. 54 (4): 1563–1571. Дои:10.1021 / ic502551n. ISSN 0020-1669. PMID 25584771.
  7. ^ а б McCabe, Emma E .; Бесплатно, Дэвид Дж .; Mendis, Budhika G .; Хиггинс, Джошуа С .; Эванс, Джон С. О. (2010). «Получение, характеристика и структурные фазовые переходы в новом семействе полупроводниковых оксихалькогенидов переходных металлов β-La.2О2MSe2 (M = Mn, Fe) ". Химия материалов. 22 (22): 6171–6182. Дои:10,1021 / см 1023103. ISSN 0897-4756.
  8. ^ Парк, Юнбонг; ДеГрут, Дон К .; Шиндлер, Джон Л .; Kannewurf, Carl R .; Канатзидис, Меркури Г. (1993). «Срастание двух различных слоистых сетей в металлическом оксиселениде меди Na1.9Cu2Se2⋅Cu2О ". Химия материалов. 5 (1): 8–10. Дои:10.1021 / см 00025a004. ISSN 0897-4756.
  9. ^ Джин, Шифэн; Чен, Сяолун; Го, Цзянган; Лей, Мин; Линь, Цзинцзин; Си Цзяньго; Ван, Вэньцзюнь; Ван, Ванян (2012). «Оксиселениды типа Sr2Mn3Sb2O2: структура, магнетизм и электронные свойства Sr2AO2M2Se2 (A = Co, Mn; M = Cu, Ag)». Неорганическая химия. 51 (19): 10185–10192. Дои:10.1021 / ic301022g. ISSN 0020-1669.
  10. ^ Фува, Яёи; Эндо, Такаши; Вакэсима, Макото; Хинацу, Юкио; Охояма, Кендзи (2010). "Ортогональное расположение спинов в квазидвумерном La2Co2О3Se2". Журнал Американского химического общества. 132 (51): 18020–18022. Дои:10.1021 / ja109007g. ISSN 0002-7863.
  11. ^ Liu, Y .; Zhang, S.B .; Li, L.J .; Lu, W.J .; Zhao, B.C .; Tong, P .; Песня, W.H .; Lin, S .; Huang, Y.N .; Huang, Z.H .; Tan, S.G .; Вс, Ю. (2013). «Синтез, структура и свойства нового слоистого оксиселенида марганца Sr.2F2Mn2Se2О ". Журнал сплавов и соединений. 580: 211–216. Дои:10.1016 / j.jallcom.2013.05.048. ISSN 0925-8388.
  12. ^ а б Чжао, Ли-Донг; Он, Цзяцин; Берардан, Дэвид; и другие. (2014). «Оксиселениды BiCuSeO: новые перспективные термоэлектрические материалы». Энергетика и экология. 7 (9): 2900. Дои:10.1039 / C4EE00997E. ISSN 1754-5692.