Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,899

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ СТЕКОЛ СИСТЕМЫ NA2O-P2O5-NA2SO4.

Зарецкая Г.Н.
Известно, что электропроводность оксидных стекол тем выше, чем выше концентрация носителей заряда. В настоящее время новые стеклообразные электролиты с высокой ионной проводимостью получены при растворении сульфатов в боратных и силикатных стеклах. Введение сульфата щелочного металла увеличивало область стеклообразования и, следовательно, концентрацию щелочных ионов в стекле. Также было показано, что проводимость в этих стеклах сохраняет чисто катионный характер.

Нами в качестве объектов исследования были выбраны щелочные фосфатные стекла на основе метафосфата натрия с добавками сульфата натрия.

Синтез стекол проводился из реактивов марки "чда" и "хч" при температуре 1100оС в стеклоуглеродных тиглях в атмосфере аргона. Область стеклообразования в системе Na2SO4-NaPO3 cоставляет (мол%) 20Na2SO4-80NaPO3. Были измерены физические и электрические свойства стекол данной системы, проведен спектральный и хроматографический анализ.

С увеличением содержания сульфата натрия наблюдается увеличение электропроводности стекол системы Na2SO4-NaPO3 до 10мол% Na2SO4 , а затем происходит насыщение электропроводности, и при дальнейшем возрастании концентрации удельная электропроводность не изменяется (в пределах погрешности эксперимента) (таблица 1).

Таблица 1. Электрические свойства стекол системы Na2SO4-NaPO3

Состав стекла по синтезу,

мол%

Еs,

эВ

lgs0

- lgs25

[S],

моль /см3

NaPO3

1,4

3,0

8,9

-

5Na2SO4-95NaPO3

1,23

3,1

7,25

1,1

10Na2SO4-90NaPO3

1,15

2,7

7,05

2,2

15Na2SO4-85NaPO3

1,10

2,3

7,00

3,1

20Na2SO4-80NaPO3

1,06

2,0

6,95

3,6

Это можно объяснить, если предположить, что при добавлении сульфидов и сульфатов в стеклообразный метафосфат натрия происходят различные структурные преобразования. При введении сульфида натрия в NaPO3 сера встраивается в структуру стекла, образуются структурные единицы типа Na+ S- -P≡, энергия диссоциации которых ниже чем энергия диссоциации ≡Р-О Na+ структурных единиц Na+ O- -P≡, составляющих структуру метафосфата натрия ≡Р-О Na+ . При этом наблюдается деполяризация структуры стекла, вплоть до образования орто- и пирофосфатов. При добавлении Na2SO4 в стеклообразный метафосфат натрия сульфат-ионы не встраиваются в полифосфатные цепи. Стекла системы Na2SO4-NaPO3 построены из полимерных цепей (РО3)n , тетраэдрических ионов SO42- и ионов Ме+, координированных возле кислородных атомов как фосфатных групп, так и ионов SO42-. С одной стороны, появление структурных группировок типа Na2+O2-SO2, энергия диссоциации которых ниже, чем структурных группировок Na+ O- -P≡ должно приводить к увеличению проводимости, но с увеличением содержания сульфата натрия возникают стерические препятствия для миграции ионов-носителей заряда. Еще одним фактором, влияющим на изменение величины электропроводности в стеклах системы Na2SO4-NaPO3 является присутствие структурно-связанной воды, Повышается вероятность образования полярных структурных единиц ≡Р-О Н+ с повышенной энергией диссоциации.

Высказанные предположения также подтверждаются данными ИК спектроскопического анализа стекол данной системы. В спектрах поглощения стекол состава 20Na2SO4-80NaPO3 , полосы, обусловленные колебаниями фосфорно-кислородной сетки стекла, остаются практически неизменными. Наблюдается некоторое уменьшение интенсивности полосы 1290см-1, приписываемой колебаниям связи γas О-Р-О, что указывает на разрыв очень длинных метафосфатных цепей. Полоса, приписываемая колебаниям связи O-S ортоиона SO42- проявляется в области 1150см-1. Кроме того, в спектре стекла состава 20Na2SO4-80NaPO3 появляется интенсивная полоса в области 720см-1, которую можно отнести к колебаниям связи сера-кислород, что свидетельствует о присутствии в структуре стекла цепочек S-O-S, составленных из тетраэдров SO42- .


Библиографическая ссылка

Зарецкая Г.Н.

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ СТЕКОЛ СИСТЕМЫ NA2O-P2O5-NA2SO4.

// Современные наукоемкие технологии. – 2007. – № 6. – С. 51-51;
URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=24998 (дата обращения: 18.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074