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

Реферат: Спосіб вирощування монокристалів купрум(І) гексатіофосфату Cu7PS6 методом спрямованої кристалізації з розплаву включає ступінчастий нагрів вакуумованих кварцових ампул, що містять вихідні компоненти: мідь, фосфор, сірку у необхідному стехіометричному співвідношенні. Нагрівання проводиться до максимальної температури, витримування при цій температурі протягом 24 год. та подальше вирощування монокристалів. При цьому максимальна температура синтезу становить 1380 К, а вирощування проводиться з швидкістю 3 мм/добу у подвійних ампулах з конічним кінцем. UA 81118 U (54) СПОСІБ ВИРОЩУВАННЯ МОНОКРИСТАЛІВ КУПРУМ(І) ГЕКСАТІОФОСФАТУ Cu7PS6 МЕТОДОМ СПРЯМОВАНОЇ КРИСТАЛІЗАЦІЇ З РОЗПЛАВУ UA 81118 U UA 81118 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель 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 Cu6PS5I методом хімічних транспортних реакцій у вакуумованих кварцевих 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 корисної моделі поставлена задача одержання монокристалів купрум(І) гексатіофосфату Cu7PS6 великих розмірів з високою катіонною провідністю у твердому стані. Поставлена задача вирішується тим, що у способі 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, згідно з корисною моделлю, нагрівання проводиться до максимальної температури, витримування при цій температурі протягом 24 год. та подальше вирощування монокристалів, при цьому максимальна температура синтезу становить 1380 К, а вирощування проводиться з швидкістю 3 мм/добу у подвійних 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 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 ступінчастий нагрів до 673±5 К з швидкістю 50 К/год., витримку при цій температурі 24 години, нагрівання до 973±5 К і витримку 72 годин, подальше нагрівання зони розплаву до 1380±5 К, що на 50 К 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 К, 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 (креслення) проіндексована в примітивній кубічній комірці. Розрахунок проводився з допомогою програми DICVOL04 [4]. Структурні параметри: просторова група Р 213 з параметрами а=0,96673(2) нм, число формульних одиниць Z=4. 3 Густина, розрахована за рентгенівськими даними, становить 4940 кг/м . Корисна модель може бути використана 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. - Прототип 4. D. Louer and A. Boultif. Indexing with the successive dichotomy method, DICVOL04. // Materials Structure.-2004. - vol. 11. - P. 79. 60 1 UA 81118 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 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 нагрівання проводиться до максимальної температури, витримування при цій температурі протягом 24 год. та подальше вирощування монокристалів, при цьому максимальна температура синтезу становить 1380 К, а вирощування проводиться з швидкістю 3 мм/добу у подвійних ампулах з конічним кінцем. Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2