Триоксид висмута (Bi₂O₃) существует в четырех кристаллических формах: , , и δ. Форма наиболее стабильна при комнатной температуре и представляет собой желтую моноклинную кристаллическую систему. Когда температура повышается до 729 градусов, он превращается в δ-форму, имеющую кубическую структуру флюорита и обладающую превосходной проводимостью ионов кислорода.
С точки зрения кристаллической структуры поликристаллическая природа триоксида висмута определяет его физические и электрохимические свойства в различных температурных условиях:
-Bi₂O₃ (низко-стабильная фаза)
Тип структуры: Моноклинная система, наиболее стабильная форма при комнатной температуре.
Физические характеристики: Представляет собой порошок или кристаллы от бледно-желтого до коричневато--желтого цвета с относительной плотностью примерно 8,9 и температурой плавления примерно 825 градусов.
Электропроводность: Ионы кислорода имеют низкую электропроводность, но они широко используются в качестве основной добавки в электронной керамике.
-Bi₂O₃ (высоко-метастабильная фаза)
Тип структуры: тетрагональная кристаллическая система, обычно образует около 650 градусов.
Внешний вид: кристаллы от ярко-желтого до оранжевого цвета, относительная плотность 8,55, температура плавления примерно 860 градусов.
Стабильность: остается метастабильным при охлаждении, но легко превращается в фазу при длительном-хранении.
-Bi₂O₃ (высоко-метастабильная фаза)
Тип структуры: Тело-центрированная кубическая решетка, сформированная под углом примерно 639 градусов.
Условия возникновения: Образуется в процессе охлаждения δ-фазы; относительно редки и малоизучены.
δ-Bi₂O₃ (высоко-стабильная фаза при высоких температурах)
Тип структуры: Гране-центрированная кубическая минеральная структура флюорита, стабильная при температуре выше 729 градусов, плавящаяся при 824 градусах.
Основные характеристики: Примерно 1/4 мест ионов кислорода в кристаллической решетке вакантны, что приводит к чрезвычайно высокой проводимости ионов кислорода (до 1 См/см), что делает его горячей точкой для исследований материалов твердого -электролита.
Применение: Подходит для энергетических устройств, таких как твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ) и датчики кислорода.
