Preview

Заводская лаборатория. Диагностика материалов

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Методы идентификации Bi (V) и необычных валентных форм кислорода в BaBiO3 и сверхпроводящих оксидах системы K - Ba - Bi - O

https://doi.org/10.26896/1028-6861-2019-85-8-16-28

Полный текст:

Аннотация

Обнаружено принципиально разное поведение оксидов — BaBiO3 и сверхпроводящих KnBamBim+nOy (n = 1, 2, 3; m = 1, 3, 4, 5) — и пероксида BaO2 в реакциях гидролиза и кислотного растворения. С помощью химических тестов и потенциометрии пероксид-ионы не обнаружены в BaBiO3 и KnBamBim+nOy, а также в продуктах, полученных при обработке оксидов водой, щелочью и кислотами, что с высокой вероятностью свидетельствует об отсутствии необычных валентных форм (НВФ) кислорода в виде пероксид- и супероксид-ионов в структуре исследованных оксидов. Методом потенциометрического титрования показано отсутствие в сверхпроводящих оксидах KnBamBim+nOy как НВФ кислорода, так и висмута в степени окисления < +3. Найден ряд реагентов — соли Mn (II), Cr (III), Cu (II), Ce (III), основание Арнольда, метиловый красный, хромазурол S, арсеназо III, индиго- кармин и торон, позволяющих идентифицировать Bi (V) в BaBiO3 и KnBamBim+nOy. Экспериментально наблюдаемое поведение оксидов в химических реакциях по отношению к реагентам-восстановителям обусловлено наличием в их структуре Bi (V), являющегося более сильным окислителем, чем пероксидный дикислород.

Об авторе

Н. В. Барковский
Институт физики твердого тела РАН
Россия

Барковский Николай Васильевич.

142432, Черноголовка Московской области, ул. Академика Осипьяна, 2.



Список литературы

1. Von Sholder R., Ganter K.-W., Glaser H., Merz G. Uber Alkali- und Erdalkalioxobismutate(V) / Z. Anorg. Allg. Chem. 1963. Bd. 319. S. 375 - 386. DOI: 10.1002/zaac.19633190518.

2. Cox D. E., Sleight A. W. Crystal structure of Ba2Bi3+Bi5+O6 / Solid State Commun. 1976. Vol. 19. N 10. P. 969 - 973. DOI: 10.1016/0038-1098(76)90632-3.

3. Lobo R. P. S. M., Gervais F. Bismuth disproportionation in BaBiO3 studied by infrared and visible reflectance spectra / Phys. Rev. B. 1995. Vol. 52. N 18. P. 13294. DOI: 10.1103/Phys-RevB.52.13294.

4. Yan B., Jansen M., Felser C. A large-energy-gap oxide topological insulator based on the superconductor BaBiO3 / Nature Phys. 2013. Vol. 9. P. 709. DOI: 10.1038/NPHYS2762.

5. Фесенко Е. Г., Шуваева Е. Т., Гольцов Ю. И. Исследование фазового перехода в Ba2Bi5+Bi3+O6 / Кристаллография. 1972. Т. 17. № 1. С. 419 - 420.

6. Tang J., Zou Z., Ye J. Efficient photocatalysis on BaBiO3 driven by visible light / J. Phys. Chem. C. 2007. Vol. 111. N 34. P. 12779. DOI: 10.1021/jp073344l.

7. Lakshminarasimhan N., Park Y., Choi W. Role of valency ordering on the visible light photocatalytic activity of BaBi3+0,5Bi5+0,5O3 / Chem. Phys. Lett. 2008. Vol. 452. N4-6.P. 264. DOI: 10.1016/j.cplett.2007.12.050.

8. Hatakeyama T., Takeda S., Ishikawa F., et al. Photocatalytic activities of Ba2RBiO6 (R = La, Ce, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy) under visible light irradiation / J. Ceram. Soc. Jap. 2010. Vol. 118. Issue 1374. P. 91 - 95. DOI: 10.2109/jcersj2.118.91.

9. Huerta-Flores A.-M., Sanchez-Martinez D., Hernandez- Romero M.-R., et al. Visible-light-driven BaBiO3 perovskite photocatalysts: Effect of physicochemical properties on the photoactivity towards water splitting and the removal of rhodamine B from aqueous systems / J. Photochem. Photobiol. A: Chemistry. 2019. Vol. 368. P. 70-77. DOI: 10.1016/j.jphotoc-hem.2018.09.025.

10. Li H., Zhao Q., Liu B.-M., et al. Transformation of Perovskite BaBiO2,5 into Layered BaBiO2,5 Crystals Featuring Unusual Chemical Bonding and Luminescence / Chem. Eur. J. 2018. Vol. 24. P. 8875 - 8882. DOI: 10.1002/chem.201801257.

11. Dissanayake D., Kharas K. C. C., Lunsford J. H., Rosynek M. P. Catalytic Partial Oxidation of Methane over Ba - Pb, Ba - Bi, and Ba - Sn Perovskites / J. Catalysis. 1993. Vol. 139. N2.P. 652-663. DOI: 10.1006/jcat.1993.1057.

12. Schneemeyer L. F., Thomas J. K., Siegrist T., et al. Growth and structural characterization of superconducting single crystals Ba1-xKxBiO3 / Nature. 1988. Vol. 335. P. 421 - 423. DOI: 10.1038/335421a0.

13. Клинкова Л. А., Николайчик В. И., Барковский Н. В., Федотов В. К. О существовании дискретного ряда сверхпроводящих фаз KnBamBim+nOy / Журн. неорг. химии. 2001. Т. 46. № 5. С. 715 - 726.

14. Клинкова Л. А., Николайчик В. И., Барковский Н. В., Федотов В. К. Фазовые соотношения в системе Ba-Bi-O (20 - 80 мол. % BiO1,5) при P(O2) = 0,01, 0,21 и 1 атм / Журн. неорган. химии. 1999. Т. 44. № 12. С. 2081 - 2098.

15. Shen Z.-X., Lindberg P. A. P, Wells B. O., et al. Photoemission study of monoclinic BaBiO3 / Phys. Rev. B. 1989. Vol. 40. N 10. P. 6912-6918. DOI: 10.1103/PhysRevB.40.6912.

16. Hegde M. S., Barboux P., Chang C. C., et al. Electronic structure of high-T Bao 6K0 4BiO3 by x-ray photoelectron spectroscopy / Phys. Rev. B. 1989. Vol. 39. N 7. P. 4752 - 4755. DOI: 10.1103/PhysRevB.39.4752.

17. Jeon Y., Liang G., Chen J., et al. BaBiO3 and the effect of potassium substitution using photoemission / Phys. Rev. B. 1990. Vol. 41. N7.P. 4066 - 4071. DOI: 10.1103/PhysRevB.41.4066.

18. Nagoshi M., Suzuki T., Fukuda Y., et al. Valence states of BaBi-xPbxO3-g (0 < x < 1) studied by photoelectron spectroscopy / Phys. Rev. B. 1993. Vol. 47. N9.P. 5196 - 5201. DOI: 10.1103/PhysRevB.47.5196.

19. Zhao L., Zhang J. Bi and O valences in Ba-K-Bi-O, Ba-K-M-Bi-O (M = Rb, La, Eu, In, Tl and Pb) and the related compounds / Solid State Commun. 1994. Vol. 90. N10. P. 709 - 712. DOI: 10.1016/0038-1098(94)90190-2.

20. Майер Б., Нойманн M., Постников А. В. и др. Валентные спектры и электронная структура перовскитов / Журн. неорг. химии. 1999. Т. 44. № 12. С. 2035 - 2044.

21. Khan Y., Nahm K., Rosenberg M., Wilner H. Superconductivity and semiconductor-metal phase transition in the system the BaPb1-xBixO3/ Phys. Status Solid. A. 1977. Vol. 39. P. 79 - 88. DOI: 10.1002/pssa.2210390108.

22. Uchida S., Tajima S., Masaki A., et al. Infrared Phonons in Semiconducting Phase of BaPb1-xBixO3 / J. Phys. Soc. Jpn. 1985. Vol. 54. N 11. P. 4395 - 4409. DOI: 10.1143/JPSJ.54.4395.

23. Heald S. M., DiMarzio D., Croft M., et al. X-ray-absorption study of chargedensity ordering in BaPb1-xBixO3/ Phys. Rev. B. 1989. Vol. 40. N13. P. 8828 -8833. DOI: 10.1103/PhysRevB.40.8828.

24. Salem-Sugui S., Alp E. E., Mini S. M., et al. Determination of the local structure in Ba1-xKxBiO3 by x-ray-absorption spectroscopy / Phys. Rev. B. 1991. Vol. 43. N 7. P. 5511 - 5515. DOI: 10.1103/PhysRevB.43.5511.

25. Balzarotti A., Menuschenkov A. P., Motta N., Purans J. EXAFS of the superconducting oxide BaPb1-xBxO3/ Solid State Commun. 1984. Vol. 49. N 9. P. 887 - 890. DOI: 10.1016/0038-1098(84)90447-2.

26. Менушенков А. П. Локальные особенности кристаллической и электронной структур сверхпроводящих оксидов BaPb1-xBixO3- Ba1-xKxBiO3 / Поверхность. 1999. № 12. С. 56 - 70.

27. Nakamura T., Kose S., Sata T. Paramagnetism and super-conductivity in a triclinic perovskite BaBiO3 / J. Phys. Soc. Jpn. 1971. Vol. 31. P. 1284. DOI: 10.1143/JPSJ.31.1284.

28. Uemura Y. J., Sternlieb B. J., Cox D. E., et al. Absence of magnetic order in (Ba, K)BiO3 / Nature. 1988. Vol. 335. P. 151 - 152. DOI: 10.1038/335151a0.

29. Misra S. K., Andronenko S. I., Andronenko R. R., Mezenteva L. P. Synthesis of Ba1-xKxBiO3 ceramic specimens: electron paramagnetic resonance and microwave absorption / Phys. Rev. B. 1996. Vol. 53. P. 9442 -9447. DOI: 10.1103/Phys-RevB.53.9442.

30. Savosta M. M., Doroshev V D., Borodin V A., et al. Nuclear quadrupole resonance of barium in BaBiO3 and BaPbO3 / Phys. Rev. B. 2001. Vol. 63. 184106. DOI: 10.1103/PhysRevB.63.184106.

31. Chaillout C., Santora A., Remeika J. P., et al. Bismuth valence order-disorder study in BaBiO3 by powder neutron diffraction / Solid State Commun. 1988. Vol. 65. N11. P. 1363 - 1369. DOI: 10.1016/0038-1098(88)90094.

32. Kim B. J., Kim Y. C., Kim H.-T., et al. EXAFS observation of two distinct Bi-O distances below Тс for a Ba0.6K0.4BiO3 single crystal / Physica C. 2003. Vol. 392 - 396. P. 286 - 290. DOI: 10.1016/S0921-4534(03)00935-3.

33. Harwig H. A., Gerards A. G. The polymorphism of bismuth sesquioxide / Termochim. Acta. 1979. Vol. 28. N 1. P. 121 - 131. DOI: 10.1016/0040-6031(79)87011-2.

34. Клинкова Л. А., Николайчик В. И., Барковский Н. В., Федотов В. К. О термической устойчивости оксида Bi2O3 / Журн. неорган. химии. 2007. Т. 52. № 12. С. 1937 - 1945.

35. Jorgensen C. K. Chemical Effects on Inner Shells Studied by Photo-Electron Spectrometry / Theor. Chim. Acta. 1972. Vol. 24. N 2 - 3. P. 241 - 250. DOI: 10.1007/BF00641404.

36. Барковский Н. В. Физико-химическое обоснование применения редокс-системы Cu (III)/Cu (II) для идентификации Bi (V) и O 2-2 в оксидах Ba-Bi-O и K-Ba-Bi-O / Журн. аналит. химии. 2014. Т. 69. № 2. С. 127 -134. DOI: 10.7868/S0044450213120025.

37. Барковский Н. В. Органические реагенты для идентификации Bi (V) и O2-2 в оксидах Ba-Bi-O и K-Ba-Bi-O тест-методами / Журн. аналит. химии. 2015. Т. 70. № 11. С. 1171 - 1178. DOI: 10.7868/S0044450215090030.

38. Барковский Н. В. Аналитическое применение редокс-системы Cr2O2-7 /2Cr3+ для поиска необычных валентных форм кислорода в оксиде BaBiO3 / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2016. Т. 82. № 2. С. 13 - 20.

39. Гринвуд Н., Эрншо А. Химия элементов. Т. 2. — М.: Бином. Лаборатория знаний, 2008. — 670 с.

40. Kumada N., Kinomura N., Sleight A. W. Neutron powder diffraction refinement of ilmenite-type bismuth oxides: ABiO3 (A = Na, Ag) / Mat. Res. Bull. 2000. Vol. 35. P. 2397 - 2402. DOI: 10.1016/S0025-5408(00)00453-0.

41. Retoux R., Studer F., Michel C., et al. Valence state for bismuth in the superconducting bismuth cuprates / Phys. Rev. B. 1990. Vol. 41. N 1. E 193 -199. DOI: 10.1103/PhysRevB.41.193.

42. Kumada N., Kinomura N., Woodward P. M., Sleight A. W. Crystal Structure of Bi2O4 with β-Sb2O4-Type Structure / J. Solid State Chem. 1995. Vol. 116. N2. P. 281 - 285. DOI: 10.1006/jssc.1995.1214.

43. Кольтгоф И. M., Белчер Р., Стенгер В. А., Матсуяма Дж. Объемный анализ. Практическая часть. Методы окисления-восстановления. Т. 3. — М.: ГНТИХЛ, 1961. — 840 с.

44. Барковский Н. В. Возможности химических методов ана¬лиза для обнаружения Bi (V) и O - в оксидах Ba-Bi-O и K-Ba-Bi-O / Труды 13-го международного симпозиума «Порядок, беспорядок и свойства оксидов» ODPO-13. Ростов- на-Дону, 16 - 21 сентября 2010 г. Т. 1. С. 58 - 62.

45. Скориков В. М., Шевчук А. В., Неляпина Н. И. О степени окисления висмута в Ba2Bi2O6 / Журн. неорган. химии. 1988. Т. 33. № 10. С. 2467 - 2470.

46. Вольнов И. И. Пероксокомплексы хрома, молибдена, вольфрама. — М.: Наука, 1989. — 176 с.

47. Турьян Я. И. Окислительно-восстановительные реакции и потенциалы в аналитической химии. — М.: Химия, 1989. — 248 с.

48. Harris D., Vanderah T. A. Failure to observe peroxide in YBa2Cu3O7, La18Sr0 2CuO4, La2CuO4, and La2NiO4 by reaction with permanganate / Inorg. Chem. 1989. Vol. 28. N 6. P. 1198 - 1201. DOI: 10.1021/ic00305a037.

49. Шарло Г. Методы аналитической химии. Количественный анализ неорганических соединений. Т. 2. — М.: Химия, 1969. С. 1135.

50. Rai D., Sass B. M., Moore D. A. Chromium (III) Hydrolyis Constants and solubility of Chromium (III) Hydroxide / Inorg. Chem. 1987. Vol. 26. N3. P. 345 -349. DOI: 10.1021/ic00250a002.

51. Лаврухина А. К., Юкина Л. В. Аналитическая химия хрома. — М.: Наука, 1979. С. 42.

52. Головина А. П., Левшин Л. В. Химический люминесцентный анализ неорганических веществ. — М.: Химия, 1978. С. 196.

53. Барковский Н. В. О гидролизе оксидов систем систем Ba-Bi-O и K-Ba-Bi-O / Журн. общей химии. 2016. Т. 86. № 8. С. 1244 - 1251.

54. Taylor R. C., Plechaty M. M., Beach D. B. Chemical determination hole location in the superconducting system Bao6K04BiO3 / Mat. Res. Bull. 1991. Vol. 26. P. 1185-1192. DOI: 10.1016/0025-5408(91)90125-6.

55. Аншукова H. В., Головашкин А. И., Иванова Л. И. и др. Фазовый переход диэлектрик-металл и сверхпроводимость в системе Ba1-xKxBiO3 / ЖЭТФ. 1995. Т. 108. № 6(12). С. 2132 - 2146.


Для цитирования:


Барковский Н.В. Методы идентификации Bi (V) и необычных валентных форм кислорода в BaBiO3 и сверхпроводящих оксидах системы K - Ba - Bi - O. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019;85(8):16-28. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2019-85-8-16-28

For citation:


Barkovskii N.V. Methods for identification of Bi (v) and unusual oxygen valence states in BaBiO3 and superconducting oxides of K - Ba - Bi - O system. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2019;85(8):16-28. (In Russ.) https://doi.org/10.26896/1028-6861-2019-85-8-16-28

Просмотров: 91


ISSN 1028-6861 (Print)
ISSN 2588-0187 (Online)