Спосіб вирощування cu7ges5i методом спрямованої кристалізації з розплаву-розчину

Реферат: Спосіб вирощування Cu7GeS5I методом спрямованої кристалізації з розплаву-розчину включає ступінчастий нагрів вакуумованих кварцових ампул, що містять вихідні компоненти: мідь, германій, сірку та попередньо синтезований і очищений CuI у стехіометричному співвідношенні. Нагрівання проводять до максимальної температури 1323 K і шихту витримують при цій температурі протягом 72 год. та здійснюють подальше вирощування монокристалів методом спрямованої кристалізації з розплаву-розчину з швидкістю 0,4-0,5 мм/год. у вакуумованих кварцових контейнерах спеціальної форми. UA 120186 U (12) UA 120186 U UA 120186 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до галузі неорганічної хімії та неорганічного матеріалознавства, зокрема до технології вирощування монокристалів тетрарних галогенсульфідів, окремі представники з яких є перспективними суперіонними матеріалами з високою катіонною провідністю у твердому стані. Найближчим аналогом до запропонованої корисної моделі вибраний спосіб вирощування монокристалів купрум(І) пентатіофосфату(У) йодиду Cu 6PS5I методом спрямованої кристалізації з розплаву [1]. В основу корисної моделі поставлена задача, що полягає в одержанні нового суперіонного матеріалу з високою катіонною провідністю у твердому стані. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб вирощування Cu 7GeS5I методом спрямованої кристалізації з розплаву-розчину, що включає ступінчастий нагрів вакуумованих кварцових ампул, що містять вихідні компоненти: мідь, германій, сірку та попередньо синтезований і очищений Cul [2] у стехіометричному співвідношенні, відповідно до корисної моделі, нагрівання проводять до максимальної температури 1323 K і шихту витримують при цій температурі протягом 72 год. та здійснюють подальше вирощування монокристалів методом спрямованої кристалізації з розплаву-розчину з швидкістю 0,4-0,5 мм/год у вакуумованих кварцових контейнерах спеціальної форми. Спосіб реалізується таким чином. Синтез Cu7GeS5I для одержання монокристалів проводили з елементарних компонентів міді (99,999), германію(ГПЗ - 2), сірки (Ос.Ч. 16-5) та попередньо синтезованого Cul, додатково очищеного методом спрямованої кристалізації з розплаву у вакуумованих кварцових ампулах. Для одержання 10 г Cu7GeS5I брали 4,7384 г Сu, 1,9926г S, 0,9021г Ge і 2,3669г Cul і завантажували у кварцову ампулу довжиною 140 - 160 мм та діаметром 16 18 мм. Ампулу відкачували до залишкового тиску 0,13 Па і проводили синтез. Режим синтезу включав у себе ступінчатий нагрів з швидкістю 100 К/год до 973 K з витримкою при цій температурі 24 год, подальше підвищення температури до 1323 K з швидкістю 50 K/год. та витримку при цій температурі протягом 72 год. Охолодження здійснювали в режимі вимкненої печі. Вирощування монокристалів Cu7GeS5I кристалізацією з розчину-розплаву проводили у двозонній трубчатій печі опору (температура зони розплаву складала 1323 K, зони відпалу - 973 K) з використанням кварцового контейнера спеціальної конфігурації. З метою гомогенізації розплаву проводилась 24 годинна витримка ампули у зоні розплаву. Вирощування монокристалу складається з формування зародку в нижній конусоподібній частині контейнера методом збірної рекристалізації протягом 48 год. та нарощування кристалу на сформованій затравці. Оптимальна швидкість переміщення фронту кристалізації складала 0,4 - 0,5 мм/год, температура відпалу - 973 K (72 год.), швидкість охолодження до кімнатної температури - 5 K /год. У результаті були одержані монокристали довжиною 30 - 40 мм і діаметром 10 - 15 мм (фіг. 1). Однофазність одержаних монокристалів доведено за допомогою рентгенівського фазового аналізу (фіг. 2) [3-5] та мікроструктурного аналізів (фіг. 3). Результати РФА показують, що сполука Cu7GeS5I кристалізується в кубічній сингонії, П.Г. F-43m, a=9,9925(2) Å,Z=4. Джерела інформації 1. Спосіб вирощування монокристалів купрум (І) пентатіофосфату (V) йодиду Cu 6PS5I методом спрямованої кристалізації з розплаву: пат. 108883 UA: МПК С30В 29/10, С30В 11/00 / Погодін А.І., Кохан О.П., Соломон A.M., Студеняк І.П.; заявник і власник патенту ДВНЗ "УжНУ". № а201213997; заявл. 10.12.12.; опубл. 25.06.15., Бюл. № 12. - найближчий аналог. 2. Брауэр Г. Руководство по неорганическому синтезу. В 6-ти томах /Пер. с нем. Н.А. Добрыниной, В.Н. Постнова, С.И. Троянова. - М.: Мир, 1985. - Т. 5. -380 с. 3. Ковба Л.М., Грунов В.К. Рентгенофазовый анализ. - М.: МГУ, 1976. - 232 с. 4. Louer D. Indexing with the successive dichotomy method, DICVOL04. // Materials Structure. 2004. - 11(2), p. 79. 5. Louer D. Powder pattern indexing and the dichotomy algorithm. // Z. Kristallogr. Suppl. 2007, 26, p. 191-196. 55 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 Спосіб вирощування Cu7GeS5I методом спрямованої кристалізації з розплаву-розчину, що включає ступінчастий нагрів вакуумованих кварцових ампул, що містять вихідні компоненти: мідь, германій, сірку та попередньо синтезований і очищений CuI у стехіометричному співвідношенні, який відрізняється тим, що нагрівання проводять до максимальної 1 UA 120186 U температури 1323 K і шихту витримують при цій температурі протягом 72 год. та здійснюють подальше вирощування монокристалів методом спрямованої кристалізації з розплаву-розчину з швидкістю 0,4-0,5 мм/год. у вакуумованих кварцових контейнерах спеціальної форми. 2 UA 120186 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3