옥시셀레네이드

Oxyselenide
그림 1: 레이어드 ZrSiCuAs 구조를 가진 BiCuSeO의 결정 구조

옥시셀렌화물은 산소와 셀레늄 원자를 포함하는 화학 화합물의 그룹이다(그림 1).옥시셀렌화물은 다양한 전이 금속을 함유한 화합물에서 광범위한 구조를 형성할 수 있어 다양한 성질을 나타낼 수 있다.가장 중요한 것은 옥시셀렌화물의 열전도율이 광범위해 열전 성능을 조절하기 위해 온도 변화에 따라 조절할 수 있다는 점이다.옥시셀렌화물에 대한 현재의 연구는 전자재료에 상당한 응용 가능성을 보여준다.[1]

합성

결정화된 최초의 옥시셀렌화물은 1900년 망간 옥시셀렌화였다.[2]1910년 인산염이 함유된 옥시셀렌화물은 PSe를25 금속 수산화물로 처리함으로써 생성되었다.[3]그 다음에 우라늄 옥시셀렌화 우라늄은 HSe를2 1000 °C에서 이산화 우라늄으로 처리함으로써 형성되었다.[4]이 기법은 또한 1900년대 중반 희토류 원소의 옥시셀렌화물을 합성하는 데도 사용되었다.[5]옥시셀렌화합물의 합성은 현재 산화물을 알루미늄 분말과 셀레늄으로 고온에서 처리하는 것을 포함한다.[6]

그림 2: 최근에 발견된 일부 옥시셀레니드 구조물은 금속 산화층(a)과 금속 셀레니드 층(b)이 교대 패턴(c)을 형성하는 방식으로 결정된다.색상 코드: 노란색 - 스트론튬, 분홍 - 코발트, 파란색 - 산소, 녹색 - 셀레늄, 주황색 - 구리

최근 철산화옥사르세니드 및 초전도성에 대한 발견은 혼합 음이온 시스템의 중요성을 부각시켰다.[7]혼합 구리 옥시찰코제네이드들은 찰코제네이드와 산화물의 전자적 특성을 고려했을 때 생겨났다.화학자들은 고온 초전도뿐만 아니라 금속과 전하 밀도 파동 특성을 가진 화합물의 합성을 추구하기 시작했다.NaSe와23.6 CuO를2 반응시켜 구리 옥시셀렌화 NaCuSe1.922·CuO를2 합성하자,[8] 금속 산화물과 폴리찰코제네이드 플럭스를 반응시켜 새로운 형태의 옥시찰코제니드를 합성할 수 있다고 결론지었다.

파생상품

그림 3: 저온에서 β-LaOMnSe의222 정형외과적 구조

SrAOMSe2222(A=Co, Mn; M=Cu, Ag) 공식의 새로운 옥시셀렌화물이 합성되었다.그것들은 페로브스카이트와 유사한 (금속 산화물) 층과 부동액 (금속 셀레나이드) 층으로 구성된 구조로 결정된다(그림 2).각 옥시셀렌화물의 광학 대역 간극은 매우 좁아서 반도체를 나타낸다.[9]

옥시셀레네이드 특성을 드러내는 또 다른 파생상품은 β-LaOMSe222(M=Fe, Mn)이다.이 분자는 정형화된 구조(그림 3)를 가지고 있어 옥시셀렌화물의 서로 다른 포장 배열의 가능성을 열어준다.저온(약 27K)에서는 강자성이며 상온에서는 높은 저항성을 보인다.NaCl 용액에 희석된 Mn 아날로그는 실온에서 광 대역 간격이 1.6 eV로 나타나 절연체가 된다.한편 Fe 아날로그의 대역 간극은 150K와 300K 사이의 약 0.7eV로 반도체로 되어 있다.[7]이와는 대조적으로 코발트 옥시셀레나데 라코22OSe는32 서로 다른 전이 금속이 옥시셀레네이드의 자기 성질의 변화에 책임이 있지만, 분자의 전체적인 격자 구조 또한 그 전도도에 영향을 미칠 수 있다는 것을 암시한다.[10]

그림 4: Merit의 그림 ZT 화합물 Bi1-xMxCuSeO 비교ZT가 높을수록 에너지 변환 효율성이 높아진다.

옥시셀렌화합물과 조화된 서로 다른 금속성분들의 자기성 및 전도성 특성은 사용되는 전이 금속의 영향뿐만 아니라 합성 조건에도 영향을 받는다.예를 들어, CeOZnSe를222 산소 리트리버로 합성하는 동안 사용된 알루미늄의 비율은 다양한 제품 색상으로 표시되는 밴드 간극에 영향을 미쳤다.[6]다양한 구조는 많은 잠재적 구성을 허용한다.예를 들어, 이전에 LaCo에서22 관찰된 바와 같이OSe32, SrFMnSeO는2222 구조에서 자기 상관 관계가 좌절되어 반자성 격자가 발생하는 것을 보여준다.[11]

2010년에는 p형 다결정체 BiCuSeO 옥시셀렌화물이 열전소재로 보고되었다.[12]조화 결정 격자 구조뿐만 아니라 [CuSe22]−2 전도층과 [BiO22]+2 절연층 사이의 약한 결합은 물질의 열전도도가 낮고 열전 성능이 높은 것을 설명할 수 있다.최근 열전 성능을 나타내는 치수 없는 Merit인 BiCuSeO의 ZT 값이 0.5에서 1.4로 높아졌다.실험 결과 Cado핑은 전기 전도성을 향상시켜 ZT 값을 증가시킬 수 있는 것으로 나타났다.[1]또한 Bi3+ 이온의 15%를 그룹 2의 금속 이온인 Ca2+, Sr2+ 또는 Ba2+(그림 4)로 교체하면 전하 전달체 농도도 최적화된다.[12]

참조

  1. ^ a b Pei, Yan-Ling; He, Jiaqing; Li, Jing-Feng; Li, Fu; Liu, Qijun; Pan, Wei; Barreteau, Celine; Berardan, David; Dragoe, Nita; Zhao, Li-Dong (2013). "High thermoelectric performance of oxyselenides: intrinsically low thermal conductivity of Ca-doped BiCuSeO". NPG Asia Materials. 5 (5): e47. doi:10.1038/am.2013.15. ISSN 1884-4057.
  2. ^ 퐁제-다이콘, H. (1990)."합성된 셀레닌화물과 망간의 옥시셀렌화"L'Academie des Science 130: 1025: 1025–6.
  3. ^ 에브라임, F, E.마즐러(1910)."셀레노포스파이트"베리히테 데르 도이체첸 게셀샤프트 43: 277–285.
  4. ^ 호다다드, P. (1957) "옥시셀레니드우라늄.UOSe". 콤프트.렌드 245: 226: 2286–8.
  5. ^ 기타드, M, 플라호트, J, 도만지, L. "이트리움의 옥시셀레네이드와 모든 희토류"액타 크리스탈로그래피카 21(5).
  6. ^ a b Ainsworth, Chris M.; Wang, Chun-Hai; Tucker, Matthew G.; Evans, John S. O. (2015). "Synthesis, Structural Characterization, and Physical Properties of the New Transition Metal Oxyselenide Ce2O2ZnSe2" (PDF). Inorganic Chemistry. 54 (4): 1563–1571. doi:10.1021/ic502551n. ISSN 0020-1669. PMID 25584771.
  7. ^ a b McCabe, Emma E.; Free, David G.; Mendis, Budhika G.; Higgins, Joshua S.; Evans, John S. O. (2010). "Preparation, Characterization, and Structural Phase Transitions in a New Family of Semiconducting Transition Metal Oxychalcogenides β-La2O2MSe2 (M = Mn, Fe)". Chemistry of Materials. 22 (22): 6171–6182. doi:10.1021/cm1023103. ISSN 0897-4756.
  8. ^ Park, Younbong; DeGroot, Don C.; Schindler, Jon L.; Kannewurf, Carl R.; Kanatzidis, Mercouri G. (1993). "Intergrowth of two different layered networks in the metallic copper oxyselenide Na1.9Cu2Se2⋅Cu2O". Chemistry of Materials. 5 (1): 8–10. doi:10.1021/cm00025a004. ISSN 0897-4756.
  9. ^ Jin, Shifeng; Chen, Xiaolong; Guo, Jiangang; Lei, Ming; Lin, Jingjing; Xi, Jianguo; Wang, Wenjun; Wang, Wanyan (2012). "Sr2Mn3Sb2O2Type Oxyselenides: Structures, Magnetism, and Electronic Properties of Sr2AO2M2Se2(A=Co, Mn;M=Cu, Ag)". Inorganic Chemistry. 51 (19): 10185–10192. doi:10.1021/ic301022g. ISSN 0020-1669. PMID 22967274.
  10. ^ Fuwa, Yayoi; Endo, Takashi; Wakeshima, Makoto; Hinatsu, Yukio; Ohoyama, Kenji (2010). "Orthogonal Spin Arrangement in Quasi-Two-Dimensional La2Co2O3Se2". Journal of the American Chemical Society. 132 (51): 18020–18022. doi:10.1021/ja109007g. ISSN 0002-7863. PMID 21126073.
  11. ^ Liu, Y.; Zhang, S.B.; Li, L.J.; Lu, W.J.; Zhao, B.C.; Tong, P.; Song, W.H.; Lin, S.; Huang, Y.N.; Huang, Z.H.; Tan, S.G.; Sun, Y.P. (2013). "Synthesis, structure and properties of the new layered manganese oxyselenide Sr2F2Mn2Se2O". Journal of Alloys and Compounds. 580: 211–216. doi:10.1016/j.jallcom.2013.05.048. ISSN 0925-8388.
  12. ^ a b Zhao, Li-Dong; He, Jiaqing; Berardan, David; et al. (2014). "BiCuSeO oxyselenides: new promising thermoelectric materials". Energy & Environmental Science. 7 (9): 2900. doi:10.1039/C4EE00997E. ISSN 1754-5692.