Ионный транспорт в стеклах на основе сульфида сурьмыпо данным радиохимических и ядерно-спектроскопических методов Беншабян, Язид Муса

Введение к работе

А ктуалъностъ работы.

Процессы ионного транспорта в стеклах представляют собой предмет глубокого

научного интереса уже более 30 лет. Стимулом для научно-исследовательских работ является то прикладное значение, которое имеют как оксидные, так и халькогенидные стекла. Сегодня стекла с высокой ионной проводимостью находят применение в различного рода электрохимических устройствах (химические сенсоры, фоторезисты и др.). В то же время стекла представляют большой интерес с научной точки зрения, т.к. благодаря возможности их допирования различными металлами позволяют получить обширную информацию о зависимости свойств от состава в широком концентрационном диапазоне. При исследовании стекол много внимания уделяется транспортным свойствам. Сформулированы основные условия, определяющие ионную проводимость в стеклообразных системах. Известно, что при модификации стеклообразователя ионная проводимость быстро увеличивается с ростом концентрации гзлогенида металла. Таким образом, и в оксидных, и в халькогенидных системах получены уровни проводимости, сравнимые с проводимостью твердых электролитов. Имеется также значительный прогресс в моделях, которые объясняют явления переноса в стеклах. Однако вопрос о механизме ионного транспорта не является простым и тем более полностью понятным. Причина этого, связна с неопределенностью в описании ближнего и среднего порядка в стекле. Радиохимические и ядерно-спектроскопические методы исследования позволяют получить детальную информацию о локальной структуре (спектроскопия Мессбауэра) и о процессах конного переноса (диффузионные эксперименты с радиоактивными изотопами). Известно большое количество халькогенидных систем с матрицей на основе SD2S3, являющимся прототипом стеклообразователя: на его основе получены стекла, содержащие галогениды щелочных (Li, Na, К) и щелочноземельных металлов (Mg, Са, Sr, Ва), d-элементов (Mn, Со, Ni). Однако работ, где проведено комплексное исследование "состав - транспортные свойства⁴ для этих стекол крайне мало. Таким образом, задача установления зависимостей различных свойств с применением радиохимических и ядерно-спектроскопических методов исследования халькогенидных стекол на основе SD2S3 от состава актуальна и имеет большое практическое и научное значение.

Цель работы. Заключается в установлении радиохимическими и ядерно-спектроскопическими

методами взаимосвязи между составом, локальной структурой и процессами переноса

для стекол на основе сульфида сурьмы и галогенидов серебра:

AgX - Sb₂S₅ (X = CI, Br, I),

AgX- Y -S02S3 (X = CI, Br, I; Y = As;S_;, Sb₂Scj).

2 Научная исшшш.

1. Впервые установлены границы стекяообразования в следующих системах на основе сульфида сурьмы - AgX-Y-Sb2S3 (X = CI, Br, I; Y = AszSi, Sb₂Se3> и изучены основные физико-химические свойства стекол в широком концентрационном диапазоне.

2. На основании экспериментальных данных по диффузии на ^ll0Ag и измерении электропроводности установлено, что последовательное замещение в ряду С1-Вг-1 увеличивает уровень ионной проводимости на 3-4 порядка. В стеклах тройной системы AgX-Sb2Se3-SbjSj замена S на Se приводит к уменьшению электропроводности в 1.5-2.0 раза. В стеклах системы AgX-AsiSs-SbzSs замена Sb на As приводит к росту электропроводности в 1.5-3.0 раза.

3. Установленные закономерности изменения транспортных свойств от состава стекла объясняются размером и поляризуемостью нона, а также прохождением обменной реакции между компонентами стекла, что подтверждается полученными в работе экспериментальными данными мессбаузровской спектроскопии на ^l2lSb.

Практическое значение. Полученные в работе результаты важны для целенаправленного поиска новых твердых материалов, имеюших прикладное значение. Научные результаты работы включены в программу практических занятий для студентов-радиохимиков 4-5 курса.

Основные положения, выносимые на защиту.

4. Результаты исследования радиохимическими и ядерно-спектроскопическими методами локальной структуры и процессов ионного переноса для стекол на основе сульфида сурьмы и галогенидов серебра.

5. Протекание в стеклообразующем расплаве систем AgCI(Br)-Sb2S3 обменной реакции с образованием серебра в смешанном сульфидном и галогенидном окружении.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на 1-й Всероссийской конференции по радиохимии. (Дубна, 1994).

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 2 статьях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания методик эксперимента, изложения экспериментальных результатов, выводов и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 124 страницах, содержит 30 рисунков и 18 таблиц. Библиография включает 115 наименований.