Thermodynamic properties of selected compounds of the Ag–In–Se system determined by the electromotive force method

Микола Мороз; Павло  Демченко; Фісеха Тесфає; Мирослава Прохоренко; Оксана Мисіна; Людмила Соляк; Наталія Ярема; Сергій Прохоренко; Олександр Решетняк

doi:10.15330/pcss.23.3.575-581

Автор(и)

Микола Мороз Національний університет водного господарства та природокористування, Рівне, Україна
Павло Демченко Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, Україна
Фісеха Тесфає Університет Академія Або, Турку, Фінляндія; Метсо Оутотек Фінланд, Еспо, Фінляндія
Мирослава Прохоренко Національний університет "Львівська політехніка", Львів, Україна
Оксана Мисіна Національний університет водного господарства та природокористування, Рівне, Україна
Людмила Соляк Національний університет водного господарства та природокористування, Рівне, Україна
Наталія Ярема Національний університет "Львівська політехніка", Львів, Україна
Сергій Прохоренко Національний університет "Львівська політехніка", Львів, Україна
Олександр Решетняк Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.23.3.575-581

Ключові слова:

срібловмісні сполуки, термодинамічні властивості, фазові рівноваги, енергія Ґіббса, метод ЕРС

Анотація

Рівноважний Т–х простір системи Ag–In–Se в частині AgInSe₂–InSe–Se за Т≤500 К містить сім трифазних ділянок: In₂Se₃–AgIn₁₁Se₁₇–Se (I), AgIn₁₁Se₁₇–AgIn₅Se₈–Se (II), AgIn₅Se₈–AgInSe₂–Se (IІІ), In₂Se₃–In₆Se₇–AgIn₁₁Se₁₇ (ІV), In₆Se₇–AgIn₁₁Se₁₇–AgIn₅Se₈ (V), InSe–In₆Se₇–AgIn₅Se₈ та InSe–AgIn₅Se₈–AgInSe₂ (VI). Триангуляція AgInSe₂–InSe–Se встановлена за температурними залежностями ЕРС шести електрохімічних комірок (ЕХК) структури: (−) С | Ag | SЕ | R(Ag⁺) | PЕ | С (+), де C – інертний електрод (графіт), Ag – негативний (лівий) електрод ЕХК, SE – твердий електроліт (скло Ag₃GeS₃Br), PE – позитивний (правий) електрод ЕХК, R(Ag⁺) – ділянка PE, що контактує з SЕ, де за участі іонів Ag⁺, як малих центрів зародження рівноважних фаз, відбувається перебудова фазово нерівноважної суміші сполук ПЕ зазначених в (I)–(VI) в термодинамічно стабільну суміш фаз. За температурними залежностями ЕРС комірок (E=f(T)) з ПЕ ділянок (I)–(VI) розраховано значення основних термодинамічних функцій бінарної In₆Se₇ та тернарних сполук у межуючих фазових ділянках за стандартних умов. Співпадіння значень енергії Ґіббса утворення сполуки AgIn₅Se₈ -(819,6±8,9) кДж·моль⁻¹ та -(820,0±8,9) кДж·моль⁻¹ розрахованих за E=f(T) з ПЕ ділянок (II), (V) характеризує фазовий склад ділянок (I), (II), (ІV), (V) за Т≤500 К як поєднання сполук формульного складу.

Посилання

I.D. Olekseyuk, O.V. Krykhovets, The Ag2Se–In2Se3–SnSe2 System, J. Alloys Compd., 316, 193 (2001); https://doi.org/10.1016/S0925-8388(00)01283-4.

S. Chen, J. Chang, S. Tseng, et al. Phase Diagrams of the Ag–In–Se Photovoltaic Material System, J. Alloys Compd., 656, 58 (2016); https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.09.206.

T. Çolakoğlu, M. Parlak, Structural Characterization of Polycrystalline Ag–In–Se Thin Films Deposited by e-Beam Technique, Appl. Surf. Sci., 254, 1569 (2008); https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2007.07.092.

L. Jatautė, V. Krylova, N. Dukštienė, M. Lelis, S. Tučkutė, Ag-In-Se Films on Flexible Architectural Textiles as Efficient Material for Optoelectronics Applications: A Preliminary Study, Thin Solid Films, 721, 138566 (2021); https://doi.org/10.1016/j.tsf.2021.138566.

L. Peraldo Bicelli, Thermodynamic Evaluation of the N-AgIn5Se8 and n-CuIn5S8 Stability in Photoelectrochemical Cells, Solar Energy Materials, 15, 77 (1987); https://doi.org/10.1016/0165-1633(87)90084-0.

L. Peraldo Bicelli, Thermodynamic Stability of Silver Indium Selenide (n-AgInSe2) in Photoelectrochemical Cells, J. Phys. Chem., 92(24), 6991 (1988); https://doi.org/10.1021/j100335a030.

G.S. Hasanova, A.I. Aghazade, Y.A. Yusibov, M.B. Babanly, Thermodynamic Properties of the BiTe and Bi8Te9 Compounds, Physics and Chemistry of Solid State, 21(4), 714 (2020); https://doi.org/10.15330/pcss.21.4.714-719.

S.Z. Imamaliyeva, I.F. Mehdiyeva, D.B. Taghiyev, M.B. Babanly, Thermodynamic Investigations of the Erbium Tellurides by EMF Method, Physics and Chemistry of Solid State, 21(2), 312 (2020); https://doi.org/10.15330/pcss.21.2.312-318.

T.M. Alakbarova, E.N. Orujlu, D.M. Babanly, S.Z. Imamaliyeva, M.B. Babanly, Solid-Phase Equilibria in the GeBi2Te4-Bi2Te3-Te System and Thermodynamic Properties of Compounds of the GeTe·mBi2Te3 Homologous Series, Physics and Chemistry of Solid State, 23(1), 25 (2022); https://doi.org/10.15330/pcss.23.1.25-33.

I. Barin, Thermochemical Data of Pure Substances (Wiley, 1995).

A. Kroupa, Modelling of Phase Diagrams and Thermodynamic Properties Using Calphad Method – Development of Thermodynamic Databases, Comput. Mater. Sci., 66, 3 (2013); http://dx.doi.org/10.1016/j.commatsci.2012.02.003.

B. Sundman, Q. Chen, Y. Du, A Review of Calphad Modeling of Ordered Phases, J. Phase Equilib. Diffus., 39, 678 (2018); https://doi.org/10.1007/s11669-018-0671-y.

Diffractometer Stoe WinXPOW, version 3.03 (Stoe & Cie GmbH, Darmstadt, 2010).

W. Kraus, G. Nolze, POWDER CELL – a Program for the Representation and Manipulation of Crystal Structures and Calculation of the Resulting X-Ray Powder Patterns, J. Appl. Crystallogr., 29(3), 301 (1996); https://doi.org/10.1107/S0021889895014920.

J. Rodriguez-Carvajal, Recent Developments of the Program FULLPROF. IUCr Commission on Powder Diffraction Newsletter, 26, 12 (2001).

R.T. Downs, M. Hall-Wallace, The American Mineralogist Crystal Structure Database, Am. Mineral., 88(1), 247 (2003).

P. Villars and K. Cenzual, Pearson’s Crystal Data: Crystal Structure Database for Inorganic Compounds, Release 2014/15, ASM International: Materials Park. OН, USA, 2014.

M. Moroz, F. Tesfaye, P. Demchenko, M. Prokhorenko, S. Prokhorenko, O. Reshetnyak, Non-Activation Synthesis and Thermodynamic Properties of Ternary Compounds of the Ag–Te–Br System, Thermochim. Acta, 698, 178862 (2021); https://doi.org/10.1016/j.tca.2021.178862.

M.V. Prokhorenko, M.V. Moroz, P.Yu. Demchenko, Measuring the Thermodynamic Properties of Saturated Solid Solutions in the Ag2Te-Bi-Bi2Te3 System by the Electromotive Force Method, Russ. J. Phys. Chem. A., 89, 1330 (2015); https://doi.org/10.1134/S0036024415080269.

M.V. Moroz, P.Yu. Demchenko, M.V. Prokhorenko, O.V. Reshetnyak, Thermodynamic Properties of Saturated Solid Solutions of the Phases Ag2PbGeS4, Ag0.5Pb1.75GeS4 and Ag6.72Pb0.16Ge0.84S5.20 of the Ag-Pb-Ge-S System Determined by EMF Method, J. Phase Equilib. Diffus., 38, 426 (2017); https://doi.org/10.1007/s11669-017-0563-6.

F. Tesfaye, P. Taskinen, Electrochemical Study of the Thermodynamic Properties of Matildite (β-AgBiS2) in Different Temperature and Compositional Ranges, J. Solid State Electrochem., 18, 1683 (2014); https://doi.org/10.1007/s10008-014-2395-1.

M. Moroz, F. Tesfaye, P. Demchenko, M. Prokhorenko, D. Lindberg, O. Reshetnyak, L. Hupa, Phase Equilibria and Thermodynamics of Selected Compounds in the Ag–Fe–Sn–S System, J. Electron. Mater., 47, 5433 (2018); https://doi.org/10.1007/s11664-018-6430-3.

E.G. Osadchii, O.A. Rappo, Determination of Standard Thermodynamic Properties of Sulfides in the Ag-Au-S System by Means of a Solid-State Galvanic Cell, Am. Mineral., 89, 1405 (2004); https://doi.org/10.2138/am-2004-1007.

G.S. Hasanova, A.I. Aghazade, S.Z. Imamaliyeva, Y.A. Yusibov, M.B. Babanly, Refinement of the Phase Diagram of the Bi-Te System and the Thermodynamic Properties of Lower Bismuth Tellurides, JOM, 73, 1511 (2021); https://doi.org/10.1007/s11837-021-04621-1.

G.S. Hasanova, A.I. Aghazade, D.M. Babanly, S.Z. Imamaliyeva, Y.A. Yusibov, M.B. Babanly, Experimental Study of the Phase Relations and Thermodynamic Properties of Bi-Se System, J. Therm. Anal. Calorim., 147, 6403 (2022); https://doi.org/10.1007/s10973-021-10975-0.