Спосіб вирощування монокристалів купрум(і)пентатіофосфату(v) йодиду cu6ps5i методом спрямованої кристалізації з розплаву

Реферат: Винахід належить до галузі неорганічної хімії та неорганічного матеріалознавства. Спосіб вирощування монокристалів купрум(І)пентатіофосфату(V) йодиду Cu6PS5I методом спрямованої кристалізації з розплаву, який включає ступінчасте нагрівання вакуумованих кварцових ампул, що містять вихідні компоненти мідь, фосфор, сірку, а також попередньо синтезований CuI у необхідному стехіометричному співвідношенні. Нагрівання проводять до максимальної температури і витримують при цій температурі протягом 24 год. та проводять подальше вирощування монокристалів, при цьому максимальна температура синтезу становить 1350 K, а вирощування проводиться з швидкістю 3 мм/добу у ампулах з конічним UA 108883 C2 (12) UA 108883 C2 кінцем. Пропонований спосіб зручний, швидкий, дозволяє одержувати монокристали великих розмірів. UA 108883 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до галузі неорганічної хімії та неорганічного матеріалознавства, зокрема до способів вирощування монокристалів тетрарних галогенхалькогенідів, окремі представники з яких є перспективними суперіонними матеріалами з високою катіонною провідністю у твердому стані. Відоме використання газотранспортних реакцій для вирощування монокристалів галогенхалькогенідів купруму [1, 2]. Найбільш близьким до запропонованого є спосіб одержання монокристалів купрум(І)пентатіофосфату(V) йодиду Cu6PS5I методом хімічних транспортних реакцій у вакуумованих кварцових ампулах, описаний в [2]. Недоліком вказаного способу є тривалий час росту та невеликі розміри отриманих кристалів. В основу винаходу поставлена задача одержати монокристали купрум(І)пентатіофосфату(V) йодиду Cu6PS5I великих розмірів з високою катіонною провідністю у твердому стані. Поставлена задача вирішується таким чином, що спосіб вирощування монокристалів купрум(І)пентатіофосфату(V) йодиду Cu6PS5I методом спрямованої кристалізації з розплаву, який включає ступінчастий нагрів вакуумованих кварцових ампул, що містять вихідні компоненти мідь, фосфор, сірку, а також попередньо синтезований CuI у необхідному стехіометричному співвідношенні, який відрізняється тим, що нагрівання проводять до максимальної температури і витримують при цій температурі протягом 24 год. та проводять подальше вирощування монокристалів, при цьому максимальна температура синтезу становить 1350 K, а вирощування проводиться з швидкістю 3 мм/добу у ампулах з конічним кінцем. Перевагою запропонованого способу перед способом-прототипом є те, що синтез вихідної шихти та вирощування монокристалів методом спрямованої кристалізації поєднуються в одному технологічному циклі, а вирощені монокристали великого розміру. Приклад Спосіб здійснювали наступним чином. Як вихідні компоненти використовували елементарні мідь, фосфор, сірку та бінарний CuI у стехіометричному співвідношенні. Синтез здійснювали у вакуумованих до 0,13 Па кварцових ампулах. В процесі виконання роботи використовували компоненти наступної чистоти: мідь М000, сірка Ос.Ч. 16-3, фосфор Ос.Ч 9-3, йод Ос.Ч. 20-4. Купруму йодид одержували за методикою [3] і додатково очищали методом вакуумної дистиляції. Для одержання 10 г купрум(І)пентатіофосфату(V) йодиду Cu6PS5I брали 4,5423 г Сu, 2,2921 г S, 0,4428 г P і 2,7227 г CuI і завантажували у кварцову ампулу довжиною 140-160 мм та діаметром 10-12 мм. Ампулу відкачували до залишкового тиску 0,13 Па і проводили синтез. Режим синтезу включав в себе ступінчатий нагрів до 673±5K з швидкістю 50 K/год., витримку при цій температурі 24 години, нагрівання до 973±5 K і витримку 72 годин, подальше нагрівання зони розплаву до 1350±5 K, що на 50 K вище за температуру плавлення, з витримкою 24 годин. Після витримки розплаву проводилося утворення зародків у конічній частині ампули. Відпал утворених зародків проводили протягом 48 годин. Швидкість росту складає 3 мм/добу, температура зони відпалу 973±5 K, час відпалу 48 годин. В результаті одержані монокристали Cu6PS5I довжиною 45-50 мм та діаметром 10-12 мм. Одержаний монокристал досліджували методом рентгенівського фазового (РФА) аналізу порошка. Дифрактограма сполуки Cu6PS5I (кресл.) проіндексована у гранецентрованій кубічній комірці. Розрахунок проводився з допомогою програми DICVOL04 [4]. Структурні параметри: просторова група F-43m з параметрами а=0,97472(2) нм, число формульних одиниць Z=4. 3 Густина, розрахована за рентгенівськими даними, становить 5046 кг/м . Винахід може бути використаний при одержанні патентозахищеного суперіонного матеріалу з високою катіонною провідністю при кімнатній температурі. Джерела інформації: 1. Kuhs W.F., Nitsche R., Scheunemann K. Vapour growth and lattice data of new compounds with icosahedral structure of the type Cu 6PS5Hal (Hal=Cl, Br, I) // Mat. Res.Bull. - 1976. - V. 11, № 9. P. 1115-1124. - Найближчий аналог. 2. Панько B.B., Студеняк И.П., Дьордяй B.C., Ковач Д.Ш., Борец А.Н., Ворошилов Ю.В. Влияние условий получения на свойства кристаллов Cu6PS5Hal // Неорг. материалы. - 1988. - Т. 24, № 1. - С. 120-123. 3. Брауэр Г. Руководство по неорганическому синтезу. В 6-ти томах /Пер. с нем. Н.А. Добрыниной, В.Н. Постнова, С.И. Троянова. - Т. 5. - М.: Мир. - 1985. - 380 с. 4. D. Louer and A. Boultif. Indexing with the successive dichotomy method, DICVOL04.// Materials Structure. - 2004. - vol. 11. - P.79. 1 UA 108883 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 Спосіб вирощування монокристалів купрум(І)пентатіофосфату(V) йодиду Cu6PS5I методом спрямованої кристалізації з розплаву, який включає ступінчасте нагрівання вакуумованих кварцових ампул, що містять вихідні компоненти мідь, фосфор, сірку, а також попередньо синтезований CuI у необхідному стехіометричному співвідношенні, який відрізняється тим, що нагрівання проводять до максимальної температури і витримують при цій температурі протягом 24 год. та проводять подальше вирощування монокристалів, при цьому максимальна температура синтезу становить 1350 K, а вирощування проводиться з швидкістю 3 мм/добу у ампулах з конічним кінцем. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2