СПОСІБ ВИРОЩУВАННЯ ТВЕРДИХ РОЗЧИНІВ СКЛАДУ Ag_6,25P_0,75Sn_0,25S₅I МЕТОДОМ СПРЯМОВАНОЇ КРИСТАЛІЗАЦІЇ З РОЗПЛАВУ-РОЗЧИНУ

Спосіб вирощування твердих розчинів складу Ag6,25P0,75Sn0,25S5І методом спрямованої кристалізації з розплаву-розчину, що включає ступінчасте нагрівання вакуумованих кварцових ампул із попередньо синтезованими тетрарними йодидсульфідами, взятими у стехіометричному співвідношенні, зі швидкістю 100 °C/год до температури, що на 50 °C вища за температуру плавлення, та витримку при цій температурі протягом 72 год для гомогенізації розплаву одержаної шихти та вирощування монокристалів зі швидкістю 0,4-0,5 мм/год, який відрізняється тим, що нагрівають кварцові ампули з попередньо синтезованими тетрарними йодидсульфідами Ag6PS5I і Ag7SnS5I до температури 865 °C і здійснюють подальше вирощування монокристалів у вакуумованих кварцових ампулах методом спрямованої кристалізації з розплаву-розчину при температурі зони розплаву 865 °C протягом 48 год та зони відпалу 525 °C із подальшим відпалом протягом 72 год, після чого охолоджують монокристал до кімнатної температури зі швидкістю 5 °C/год.

Корисна модель належить до галузі неорганічної хімії та неорганічного матеріалознавства, зокрема способів вирощування монокристалів тернарних сульфідів, окремі представники з яких є перспективними суперіонними матеріалами з високою катіонною провідністю у твердому стані. Найближчим аналогом до корисної моделі є спосіб вирощування твердих розчинів складу Ag6,5P0,5Ge0,5S5I методом спрямованої кристалізації з розплаву-розчину [1]. Однак, температурний режим, використаний для вирощування Ag6,25P0,75Sn0,25S5І значно відрізняється від температурного режиму, який використовується для вирощування Ag6,25P0,75Sn0,25S5І. Це обумовлено як різними температурами плавлення Ag6,5P0,5Ge0,5S5I та Ag6,25P0,75Sn0,25S5І, так і різним характером їх кристалізації. Задача корисної моделі полягає в одержанні нового суперіонного матеріалу з високою катіонною провідністю у твердому стані. Поставлена задача вирішується тим, що у способі вирощування твердого розчину складу Ag6,25P0,75Sn0,25S5І методом спрямованої кристалізації з розплаву-розчину, що включає ступінчасте нагрівання вакуумованих кварцових ампул із попередньо синтезованими тетрарними йодидсульфідами, взятими у стехіометричному співвідношенні, зі швидкістю 100 °C/год. до температури, що на 50 °C вища за температуру плавлення, та витримку при цій температурі протягом 72 год. для гомогенізації розплаву одержаної шихти та вирощування монокристалів зі швидкістю 0,4-0,5 мм/год., згідно з корисною моделлю, нагрівають кварцові ампули з попередньо синтезованими тетрарними йодидсульфідами Ag6PS5I і Ag7SnS5I до температури 865 °C і здійснюють подальше вирощування монокристалів у вакуумованих кварцових ампулах методом спрямованої кристалізації з розплаву розчину при температурі зони розплаву 865 °C протягом 48 год. та зони відпалу 525 °C із подальшим відпалом протягом 72 год., після чого охолоджують монокристал до кімнатної температури зі швидкістю 5 °C/год. Спосіб здійснюють наступним чином: Синтез твердого розчину складу Ag6,25P0,75Sn0,25S5І. Для одержання монокристалів проводили з попередньо синтезованих тетрарних йодидсульфідів Ag6PS5I і Ag7SnS5I, взятих у стехіометричних співвідношеннях у вакуумованих кварцових ампулах. Режим синтезу включав у себе ступінчасте нагрівання зі швидкістю 100 °C/год. до 865 °C та витримку при цій температурі протягом 24 год. Охолодження здійснювали в режимі виключеної печі. Вирощування монокристалів твердого розчину складу Ag6,25P0,75Sn0,25S5І кристалізацією з розчину-розплаву проводили у вертикальній двозонній трубчатій печі опору з використанням кварцової ампули. Температура зони розплаву складала 865 °C, зони відпалу - 525 °C. З метою гомогенізації розплаву проводилась 48-годинна витримка ампули у зоні розплаву. Вирощування монокристалу складається з формування зародку в нижній конусоподібній частині ампули методом збірної рекристалізації протягом 48 год. та нарощування кристалу на сформованому зародку. Оптимальна швидкість переміщення фронту кристалізації складала 0,4-0,5 мм/год., швидкість охолодження до кімнатної температури 5 °C /год. У результаті були одержані монокристали Ag6,25P0,75Sn0,25S5І темно-сірого кольору з металевим блиском довжиною 30-40 мм і діаметром 12 мм. Методом рентгенофазового аналізу (креслення), за допомогою програми EXPO 2014 та DICVOL 04 [2, 3], проведено дослідження порошків одержаного монокристала та встановлено, що твердий розчин складу Ag6,25P0,75Sn0,25S5І кристалізується в кубічній сингонії, просторова група F-43m, розраховано відповідні значення параметрів ґратки: а=10,585Å, Z=4. Густина, визначена методом гідростатичного зважування становить 5375 кг/м3. Корисна модель може бути використана при одержанні патентозахищеного суперіонного матеріалу з високою катіонною провідністю при кімнатній температурі, Джерела інформації: 1. Патент України на корисну модель № 126185 "Спосіб вирощування твердого розчину складу Ag6.5P0.5Ge0.5S5I методом спрямованої кристалізації з розплаву-розчину" МПК С30В 9/00, С30В 13/00, С30В 13/04. № а202101039; заявл. 02.03.2021.; опубл. 25.08.2022., Бюл. №34. Погодін А.І., Кохан O.П, Філеп М.Й., Студеняк І.П. - Найближчий аналог. 2. Louër D. Indexing with the succesSnve dichotomy method, DICVOL04 // Materials Structure. 2004, 11(2), 79. 3. A. Altomare, C. Cuocci, C. Giacovazzo, A. Moliterni, R. Rizzi, N. Corriero, A. Falcicchio, EXPO2013: a kit of tools for phaSnng crystal structures from powder data, J. Appl. Crystallogr. 46 (2013) 1231-1235.