Спосіб вирощування монокристалів купрум(і)гексатіофосфату cu7ps6 методом спрямованої кристалізації з розплаву

Реферат: Винахід належить до неорганічної хімії та неорганічного матеріалознавства. Заявлено спосіб вирощування монокристалів купрум(І)гексатіофосфату Cu7PS6 методом спрямованої кристалізації з розплаву, який включає ступінчастий нагрів вакуумованих кварцових ампул, що містять вихідні компоненти мідь, фосфор, сірку у необхідному стехіометричному співвідношенні. Нагрівання проводять до максимальної температури і витримують 24 год. Вирощування монокристалів здійснюють при максимальній температурі 1380 K зі швидкістю 3 мм/добу у подвійних ампулах з конічним кінцем. Пропонований спосіб дозволяє одержувати монокристали великих розмірів та може бути виконаний на стандартному устаткуванні. UA 109136 C2 (12) UA 109136 C2 UA 109136 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 тернарних халькогенідів, 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 Сu6РS5І методом хімічних транспортних реакцій у вакуумованих кварцових ампулах, описаний в [3]. Недоліком вказаного способу є використання як вихідної сировини попередньо синтезованого галогенхалькогеніду, тривалий час росту та невеликі розміри отриманих кристалів. В основу винаходу поставлена задача одержання монокристалів купрум(І)гексатіофосфату Cu7PS6 великих розмірів з високою катіонною провідністю у твердому стані. Поставлена задача вирішується таким чином, що спосіб вирощування монокристалів купрум(І)гексатіофосфату Cu7PS6 методом спрямованої кристалізації з розплаву, який включає ступінчастий нагрів вакуумованих кварцових ампул, що містять вихідні компоненти мідь, фосфор, сірку у необхідному стехіометричному співвідношенні, який відрізняється тим, що нагрівання проводилось до максимальної температури і витримувалась при цій температурі протягом 24 год. та подальше вирощування монокристалів, при цьому максимальна температура синтезу становить 1380 K, а вирощування проводиться з швидкістю 3 мм/добу у подвійних ампулах з конічним кінцем. Перевагою запропонованого способу перед способом - найближчим аналогом 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. Які вихідні компоненти використовували мідь, фосфор та сірку у стехіометричному співвідношенні. Синтез здійснювали у вакуумованих до 0,13 Па кварцових подвійних ампулах. В процесі виконання роботи використовували компоненти наступної чистоти: мідь М-000, сірка Ос.Ч. 16-3, фосфор Ос.Ч 9-3. Для одержання 10 г купрум(І)гексатіофосфату Cu7PS6 брали 6,6571 г Сu, 2,8794 г S та 0,4635 г Р і завантажували у кварцову ампулу довжиною 140-160 мм та діаметром 10-12 мм, яку поміщали у зовнішню кварцову ампулу. Ампулу відкачували до залишкового тиску 0,13 Па і проводили синтез. Режим синтезу та росту включав в себе ступінчасте нагрівання до 673±5 K 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 1380±5 K, що на 50 K вище за температуру плавлення, з витримкою 24 годин. Після витримки розплаву проводилося утворення зародків. 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 Cu7PS6 довжиною 45-50 мм та діаметром 10-12 мм. Одержаний монокристал досліджували методом рентгенівського фазового (РФА) аналізу порошку. Дифрактограма сполуки Cu7PS6 (кресл.) проіндексована в примітивній кубічній комірці. Розрахунок проводився з допомогою програми DICVOL04 [4]. Структурні параметри: просторова група Ρ 213 з параметрами а=0,96673(2) нм, число формульних одиниць Ζ=4. Густина, 3 розрахована за рентгенівськими даними, становить 4940 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 Cu6PS5Hal (Hal=Cl, Br, I) // Mat. Res. Bull. - 1976. - V. 11, № 9. - P. 1115-1124. 2. Studenyak I.P., Kranjcec M., Mykailo O.A., Bilanchuk V.V., Panko V.V., Tovt V.V. Crystal growth, structural and optical parameters of Cu6PS5(Br1-xIx) superionic conductors // J. Optoelectron. Adv. Mater. - 2001. - Vol. 3, № 4. - P. 879-884. 3. Панько В.В., 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. - Найближчий аналог. 4. D. Louer and A. Boultif. Indexing with the successive dichotomy method, DICVOL04.// Materials Structure. - 2004. - vol. 11. - Р. 79. 60 1 UA 109136 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 Спосіб вирощування монокристалів купрум(І)гексатіофосфату Cu7PS6 методом спрямованої кристалізації з розплаву, який включає ступінчастий нагрів вакуумованих кварцових ампул, що містять вихідні компоненти мідь, фосфор, сірку у необхідному стехіометричному співвідношенні, який відрізняється тим, що проводять нагрівання до максимальної температури і витримують при цій температурі протягом 24 год. та подальше вирощування монокристалів, при цьому максимальна температура синтезу становить 1380 K, а вирощування проводять з швидкістю 3 мм/добу у подвійних ампулах з конічним кінцем. Комп’ютерна верстка М. Шамоніна 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