1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Электрохимия
  4. T. 59, № 12, 2023

Электрохимия, 2023, T. 59, № 12, стр. 834-842

Термодинамическое исследование Ag8GeТe6 и твердых растворов Ag8GeТe6 –xSex методом ЭДС с твердым Ag+-проводящим электролитом

А. Дж. Амирасланова a, А. Т. Мамедова a, С. З. Имамалиева b, *, И. Дж. Алвердиев a, Ю. А. Юсибов a, М. Б. Бабанлы b, c

a Гянджинский государственный университет
Гянджа, Азербайджан

b Институт катализа и неорганической химии
Баку, Азербайджан

c Бакинский государственный университет
Баку, Азербайджан

* E-mail: samira9597a@gmail.com

Поступила в редакцию 11.02.2023
После доработки 12.05.2023
Принята к публикации 18.05.2023

Аннотация

Измерением ЭДС концентрационных относительно серебряного электрода цепей с твердым электролитом Ag4RbI5 в интервале температур 300–400 К изучены термодинамические свойства соединения Ag8GeTe6 и твердых растворов Ag8GeТe6 –xSex. Из данных измерений ЭДС вычислены парциальные термодинамические функции серебра в сплавах. На основании данных по твердофазным равновесиям в системе Ag–Ge–Se–Te определены потенциалобразующие реакции, ответственные за эти парциальные молярные функции и вычислены стандартные термодинамические функции образования и стандартные энтропии соединения Ag8GeТe6 и твердых растворов составов Ag8GeTe5Se, Ag8GeTe4Se2, Ag8GeTe3Se3, Ag8GeTe2Se4 и Ag8GeTeSe5.

Ключевые слова: теллурид серебра-германия, фазовая диаграмма, твердые растворы, термодинамические функции, метод ЭДС, твердый электролит Ag4RbI5

Список литературы

  1. Applications of Chalcogenides: S, Se, and Te. Ed. by Ahluwalia, G.K. Cham, Switzerland, Springer, 2016, 461 p.

  2. Chalcogenides: Advances in Research and Applications. Ed. Woodrow P. New-York. Nova, 2018. 111 p.

  3. Chalcogenide. From 3D to 2D and Beyond. Ed. By Liu, X., Lee, S., Furdyna, J.K., Luo, T., and Zhang, Y-H. Elsevier, 2019. 385 p.

  4. Scheer, R. and Schock, H-W., Chalcogenide Photovoltaics: Physics, Technologies, and Thin Film Devices. Wiley-VCH, 2011. 384 p.

  5. Alonso-Vante, N., Chalcogenide Materials for Energy Conversion: Pathways to Oxygen and Hydrogen Reactions. Springer Cham, 2018. 226 p.

  6. Бабанлы, М.Б., Юсибов, Ю.А., Абишев, В.Т. Трехкомпонентные халькогениды на основе меди и серебра, Баку: изд.БГУ, 1993. 342 с. [Babanly, M.B., Yusibov Yu.A., and Abishev, V.T., Ternary chalcogenides on the base of copper and silver (In Russian), Baku: BGU, 1993. 342 p.]

  7. Lin, S., Li, W., and Pei, Y., Thermally insulative thermoelectric argyrodites, Materials Today, 2021, vol. 48, p.198. https://doi.org/10.1016/j.mattod.2021.01.007

  8. Fujikane, M., Kurosaki, K., Muta, H., and Yamanaka, Sh., Thermoelectric properties of Ag8GeTe6, J. Alloys Compd., 2005, vol. 396 (1–2), p. 280. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2004.12.038

  9. Jiang, Q., Li,S., Luo, Y., Xin, J., Li, S., Li, W., and Yang, J., Ecofriendly highly robust Ag8SiSe6-based thermoelectric composites with excellent performance near room temperature, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2020, vol. 12(49), p. 54653. https://doi.org/10.1021/acsami.0c15877

  10. Fan, Y., Wang, G., Wang, R., Zhang, B., Shen, X., Jiang, P., Zhang, X., Gu, H., Lu, X., and Zhou, X., Enhanced thermoelectric properties of p-type argyrodites Cu8GeS6 through Cu vacancy, J. Alloys Compd., 2020, vol. 822, p. 153665. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.153665

  11. Semkiv, H., Ilchuk, N., and Kashuba, A., Photoluminescence of Ag8SnSe6 argyrodite, Low Temp. Phys., 2022, vol. 48 (1), p. 12. https://doi.org/10.1063/10.0008957

  12. Yeh, L-Y and Cheng, K-W., Modification of Ag8SnS6 Photoanodes with Incorporation of Zn Ions for Photo-Driven Hydrogen Production, Catalysts, 2021, vol. 11(3), p. 363. https://doi.org/10.3390/catal11030363

  13. Yang, M., Shao, G., Wu, B., Jiang, J., Liu, S., and Huimin, L., Irregularly Shaped Bimetallic Chalcogenide Ag8SnS6 Nanoparticles as Electrocatalysts for Hydrogen Evolution, ACS Appl. Nano Mater., 2021, vol. 4(7), p. 6745. https://doi.org/10.1021/acsanm.1c00769

  14. Иванов-Шиц, А.К., Мурин, И.В. Ионика твердого тела, Т. 1. изд. С.-Петерб. ун-та: 2000, 616 с. [Ivanov-Shits, A.K. and Murin, I.V., Solid State Ionics (In Russian), vol. 1, Sankt-Petersburg, 2000, 616 p.]

  15. Li, L., Liu, Y., Dai, J., Hong, A, Zeng, M., Yan, Z., Xu, J., Zhang, D., Shan, D., Liu, S., Ren, Zh., and Liu, J-M., High thermoelectric performance of superionic argyrodite compound Ag8SnSe6, J. Mater. Chem. C, 2016, vol. 4, p. 5806. https://doi.org/10.1039/C6TC00810K

  16. Sardarly, R.M., Ashirov, G.M., Mashadiyeva, L.F., Aliyeva, N.A., Salmanov, F.T., Agayeva, R.Sh., Mamedov, R.A., and Babanly, M.B., Ionic conductivity of the Ag8GeSe6 compound, Mod. Phys. Lett. B, 2022. https://doi.org/10.1142/S0217984922501718

  17. Studenyak, I.P., Pogodin, A.I., Studenyak, V.I., Izai, V.Y., Filep, M.J., Kokhan, O.P., and Kúš, P., Electrical properties of copper- and silver-containing superionic (Cu1 − xAgx)7SiS5I mixed crystals with argyrodite structure, Solid State Ion., 2020, vol. 345, p. 115183. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2019.115183

  18. Lin, Y., Fang, S., Su, D., and Brinkman, K.S. Enhancing grain boundary ionic conductivity in mixed ionic–electronic conductors, Nat. Commun., 2015, vol. 6(1), p. 1. https://doi.org/10.1038/ncomms7824

  19. Heep, B.K., Weldert, K.S., Krysiak, Y., Day, T.W., Zeier, W.G., Kolb, U., Snyder, G.J., and Tremel, W., High electron mobility and disorder induced by silver ion migration lead to good thermoelectric performance in the argyrodite Ag8SiSe6, Chem. Mater., 2017, vol. 29 (11), p. 4833. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.7b00767

  20. Li, W., Lin, S., Ge, B., Yang, J., Zhang, W., and Pei, Y., Low Sound Velocity Contributing to the High Thermoelectric Performance of Ag8SnSe6, Adv. Sci., 2016, vol. 3(11), p. 1600196. https://doi.org/10.1002/advs.201600196

  21. Weldert, K.S., Zeier, W.G., Day, T.W., Panthofer, M., Snyder, G.J., and Tremel, W., Thermoelectric transport in Cu7PSe6 with high copper ionic mobility, J. Amer. Chem. Soc., 2014, vol. 136, 12035. https://doi.org/10.1021/ja5056092

  22. Matsushita, T. and Mukai, K. Chemical Thermodynamics in Materials Science: From Basics to Practical Applications, 2018, Singapore: Springer, 257 p.

  23. Babanly, M.B., Mashadiyeva, L.F., Babanly, D.M., Imamaliyeva, S.Z., Tagiyev, D.B., and Yusibov, Yu.A., Some aspects of complex investigation of the phase equilibria and thermodynamic properties of the ternary chalcogenid systems by the EMF method, Russ. J. Inorg. Chem., 2019, vol. 64(13), p. 1649. https://doi.org/10.1134/S0036023619130035

  24. Babanly, M.B., Yusibov, Y.A., and Babanly, N.B., The EMF method with solid-state electrolyte in the thermodynamic investigation of ternary Copper and Silver Chalcogenides / Electromotive force and measurement in several systems. Ed. Kara, S., Intechweb.Org. 2011, p. 57.

  25. Морачевский, А.Г., Воронин, Г.Ф., Гейдерих, В.А., Куценок, И.Б. Электрохимические методы исследования в термодинамике металлических систем. М.: ИЦК “Академкнига”, 2003. 334 с. [Morachevsky, A.G., Voronin, G.F., Geiderich, V.A., and Kutsenok, I.B. Electrochemical methods of research in the thermodynamics of metal systems (in Russian), M.: ICC “Akademkniga”, 2003, 334 p.].

  26. Бабанлы, М.Б., Юсибов, Ю.А. Электрохимические методы в термодинамике неорганических систем. Баку, Элм, 2011, с.306. [Babanly, M.B. and Yusibov, Yu.A., Electrochemical methods in the thermodynamics of inorganic systems (in Russian), Baku: Elm, 2011, p. 306.]

  27. Osadchii, E.G., Korepanov, Ya.I., and Zhdanov, N.N., A multichannel electrochemical cell with glycerin-based liquid electrolyte, Instrum. Exp. Tech., 2016, vol. 59, no. 2, p. 302. https://doi.org/10.1134/S0020441216010255

  28. Kristavchuk, A.V., Zabolotskaya, A.V., Voronin, M.V., Chareev, D.A., and Osadchii, E.G., Temperature dependence of tellurium fugacity for the kotulskite (PdTe)–merenskyite (PdTe2) equilibrium determined by the method of a solid-state galvanic cell, Phys. Chem. Miner., 2021, vol. 48, p. 16. https://doi.org/10.1007/s00269-021-01141-x

  29. Hasanova, G.S., Aghazade, A.I., Babanly, D.M., Imamaliyeva, S.Z., Yusibov, Y.A., and Babanly, M.B., Experimental study of the phase relations and thermodynamic properties of Bi-Se system, J. Therm. Anal. Calorim., 2021, vol. 147, p. 6403. https://doi.org/10.1007/s10973-021-10975-0

  30. Imamaliyeva, S.Z., Mekhdiyeva, I.F., Jafarov, Y.I., and Babanly, M.B., Thermodynamic study of the thallium-thulium tellurides by EMF method, Bulletin of the Karaganda University. “Chemistry” series, 2021, vol. 21 (3), p. 43. https://doi.org/10.31489/2021Ch2/43-52

  31. Vassiliev, V.P. and Lysenko, V.A., A New Approach for the Study of Thermodynamic Properties of Lanthanide Compounds, Electrochim. Acta, 2016, vol. 222, p. 1770. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2016.11.075

  32. Vassiliev, V.P., Lysenko, V., and Bros, J., Thermodynamic study of the Ag-In-Sn system by the EMF method, J. Alloys Compd., 2019, vol. 790, p. 370. https://doi.org/10.1016/J.JALLCOM.2019.03.016

  33. Машадиева, Л.Ф., Бабанлы, Д.М., Юсибов, Ю.А., Тагиев, Д.Б., Бабанлы, М.Б. Tермодинамическое исследование системы Ag-Sb-Se методом ЭДС с твердым электролитом Ag4RbI5. Электрохимия. 2021. Т. 57. С.162. [Mashadiyeva, L.F., Babanly, D.M., Yusibov, Yu.A., Tagiyev, D.B., and Babanly, M.B., Thermodynamic Study of the Ag–Sb–Se System by the EMF with solid electrolyte Ag4RbI5, Russ. J. Electrochem., 2021, vol. 57, p. 281.] https://doi.org/10.1134/S1023193521030083

  34. Алвердиев, И.Дж., Имамалиева, С.З., Бабанлы, Д.М., Юсибов, Ю.А., Тагиев, Д.Б., Бабанлы, М.Б. Термодинамическое исследование селенидов серебра–олова методом ЭДС с твердым электролитом Ag4RbI5. Электрохимия. 2019. Т. 55. С. 629. [Alverdiyev, I.J., Imamaliyeva, S.Z., Babanly, D.M., Yusibov, Yu.A., Tagiyev, D.B., and Babanly, M.B., Thermodynamic Study of Siver–Tin Selenides by the EMF Method with Ag4RbI5 Solid Electrolyte, Russ. J. Electrochem., 2019, vol. 55, p. 467.] https://doi.org/10.1134/S1023193519050021

  35. Moroz, M., Tesfaye, F., Demchenko, P., Mastronardo, E., and Mysina, O., Experimental Thermodynamic Characterization of the Chalcopyrite-Based Compounds in the Ag–In–Te System for a Potential Thermoelectric Application, Energies, 2022, vol. 15 (21), p. 8180. https://doi.org/10.3390/en15218180

  36. Мороз, Н.В., Прохоренко, М.В., Прохоренко, С.В., Яшков, М.В., Решетняк, О.В. Термодинамические свойства AgIn2Te3I и AgIn2Te3Br, определенные методом ЭДС. Журн. физич. химии. 2018. vol. 92(1). p. 25. [Moroz, M.V., Prokhorenko, M.V., Prokhorenko, S.V., Yatskov, M.V., and Reshetnyak, O.V., Thermodynamic Properties of AgIn2Te3I and AgIn2Te3Br, Determined by the EMF Method, Russ. J. Phys. Chem. A, 2018, vol. 92(1), p. 19.] https://doi.org/10.1134/S0036024418010168

  37. Мороз, Н.В., Прохоренко, М.В., Рудык, Б.П. Термодинамические свойства фаз в системе Ag–Ge–Te. Электрохимия. 2014. Т. 50. С. 1314. [Moroz, M.V., Prokhorenko, M.V., and Rudyk, B.P., Thermodynamic Properties of Phases of the Ag–Ge–Te System, Russ. J. Electrochem., 2014, vol. 50, p. 1177.] https://doi.org/10.1134/S1023193514120039

  38. Babanly, N.B., Orujlu, E.N., Imamalieva, S.Z., Yusibov, Yu.A., and Babanly, M.B., Thermodynamic investigation of silver-thallium tellurides by EMF method with solid electrolyte Ag4RbI5, J. Chem. Thermodyn., 2019, vol. 128, p. 78. https://doi.org/10.1016/j.jct.2018.08.012

  39. Алвердиев, И.Дж., Багхери, С.М., Имамалиева, С.З., Юсибов, Ю.А., Бабанлы, М.Б. Термодинамическое исследование соединения Ag8GeSe6 методом ЭДС с твердым электролитом Ag4RbI5. Электрохимия. 2017. Т. 53. С. 622. [Alverdiev, I.Dzh., Bagkheri, S.M., Imamalieva, S.Z., Yusibov, Yu.A., and Babanly, M.B., Thermodynamic Study of Ag8GeSe6 by EMF with an Ag4RbI5 Solid Electrolyte, Russ. J. Electrochem., 2017, vol. 53, p. 551.] https://doi.org/10.1134/S1023193517050032

  40. Бабанлы, М.Б., Машадиева, Л.Ф., Велиева, Г.М., Имамалиева, С.З. Термодинамическое исследование систем Ag–As–Se и Ag–S–I методом ЭДС с твердым электролитом. Электрохимия. 2009. Т. 45. С. 424. [Babanly, M.B., Mashadiyeva, L.F., Veliyeva, G.M., and Imamaliyeva, S.Z., Thermodynamic study of the Ag–As–Se and Ag–S–I systems using the EMF method with a sold Ag4RbI5 electrolyte, Russ. J. Electrochem., 2009, vol. 45, p. 399.] https://doi.org/10.1134/S1023193509040077

  41. Geller, S., Crystal Structure of the Solid Electrolyte, RbAg4I5, Science, 1967, vol. 157, p. 310.

  42. Шелимова, Л.Е., Томашик, В.Н., Грицыв, В.И. Диаграммы состояния в полупроводниковом материаловедении. М.: Наука, 1991. 369 с. [Shelimova L.E., Tomashyk, V.N., and Gricyv, V.I. Diagrammy sostoyaniya v poluprovodnikovom materialovedenii. M.: Nauka, 1991, 369 р. (In Russian).]

  43. Юсибов, Ю.А., Алвердиев, И.Дж., Ибрагимова, Ф.С., Мамедов, А.Г., Тагиев, Д.Б., Бабанлы, М.Б. Исследование и 3D моделирование фазовой диаграммы системы Ag–Ge–Se. Журн. неорган. химии. 2017. Т. 62. № 5. С. 1232. [Yusibov, Y.A., Alverdiev, I.D., Ibragimova, F.S., Mamedov, A.N., Tagiyev, D.B., and Babanly, M.B., Study and 3D modeling of the phase diagram of the Ag–Ge–Se system, Russ. J. Inorg. Chem., 2017, vol. 62, p.1223.] https://doi.org/10.1134/S0036023617090182

  44. Chizhevskaya, S.N. and Shelimova, L.E., Se–Te phase diagram and structures of amorphous and crystalline Se1 – xTex alloys: critical review, Russ. J. Inorg. Chem., 1997, vol. 42(5), p. 827.

  45. Amiraslanova, A.J., Mammadova, A.T., Alverdiyev, I.J., and Yusibov, Yu.A., Ag8GeS6(Se6)- Ag8GeTe6 systems: phase relations, synthesis and characterization of solid solutions, Azerb. Chem. J., 2023, no. 1, p. 22.

  46. База данных термические константы веществ. Электронная версия под ред. В.С. Иориша и В.С. Юнгмана. 2006 г. http://www.chem.msu.su/cgibin/ tkv [Database of thermal constants of substances Electronic version, Ed.: Iorish, V.S. and Yungman, V.S., 2006, http://www.chem.msu.su/cgi-bin/tkv.]

  47. Alakbarova, T.M., Thermodynamic properties of germanium telluride, New Mater., Compounds and Applications, 2021, vol. 5, no.1, p. 59.

  48. Hirayama, C., Thermodynamic Properties of Solid Monoxides, Monosulfides, Monoselenides, and Monotellurides of Ge, Sn, and Pb, J. Chem.l & Engin. Data, 1964, 9(1), p. 65.

  49. Sadikov, K.B. and Semenkovich, S.A., Study of the thermodynamic properties of germanium telluride, News of the Academy of Sciences of the Turkmen SSR series Physico-Technical, Chem. and Geol. Sci., 1966, vol. 3, p. 20.

  50. Kubaschewski, O., Alcock, C.B., and Spenser, P.J., Materials Thermochemistry, Pergamon Press, 1993, 350 p.

  51. Barin, I. Thermochemical Data of Pure Substances.Third Edition. VCH, 2008.

  52. Герасимов, Я.И., Крестовников, А.Н., Горбов, С.И. Химическая термодинамика в ветной металлургии, Справочник, т.6. М.: Металлургия, 1974. 312 с. [Gerasimov, Y.I., Krestovnikov, A.N., and Gorbov, S.I., Chemical thermodynamics in non-ferrous metallurgy (in Russian), Reference book. vol. 6, M.: Metallurgy, 1974, 312 p.]

  53. O’Hare, P.A.G., Susman, S., and Volin, K.J., The energy difference between the crystalline and vitreous forms of germanium diselenide as determined by combustion calorimetry in fluorine. The Ge–Se bond energy, J. Non. Cryst. Solids, 1987, vol. 89, no. 1–2, p. 24.

  54. Ghosh, G., Lukas, H. L., and Delaey, L., A thermodynamic assessment of the Se–Te system, CALPHAD, 1988, vol. 12, no. 3, p. 295. https://doi.org/10.1016/0364-5916(88)90010-7

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Электрохимия

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал