Struktur-Eigenschafts-Variation durch chemische Substitution ausgehend von Ag 5 Te 2 Cl Stefan Lange Institut für Anorganische Chemie Universität Regensburg.

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1 Struktur-Eigenschafts-Variation durch chemische Substitution ausgehend von Ag 5 Te 2 Cl Stefan Lange Institut für Anorganische Chemie Universität Regensburg Sommerseminar der anorganischen Festkörperchemie, 27.–29. Juli 2004

2 Ag 5 Te 2 Cl: Strukturen 3 verschiedene Phasen bekannt: 241 K 334 K  -Ag 5 Te 2 Cl ↔  -Ag 5 Te 2 Cl ↔  -Ag 5 Te 2 Cl monoklin (P 2 1 /c) monoklin (P 2 1 /n) tetragonal (I 4/mcm) a=1935.9(1) pma=1385.2(3) pma=974.9(2) pm b=771.3(1) pmb=766.3(2) pm c=1953.3(1) pmc=1366.1(3) pmc=783.6(2) pm Z=16Z=8Z=4  =90.6(1)°  =90.09(1)° (193 K)(RT, Pulver) (363 K, Pulver) R. Blachnik, H. A. Dreisbach, J. Solid State Chem., (1985), 60, 115 Th. Doert, E. Rönsch, F. Schnieders, P. Böttcher, Z. Anorg. Allg. Chem., (2000), 626, 89-93 T. Nilges, S. Nilges, A. Pfitzner, Th. Doert, P. Böttcher, Chem. Mater., (2004), 16, 806-812

3 Anionen-Teilstruktur: Leichte Verzerrung der anionischen Teilstruktur beim Übergang  -  -  Beschreibung als Kagome-Netz: 4 4 für Cl und 3 2 434 für Te Ag 5 Te 2 Cl: Strukturen

4 Kationen-Teilstruktur:   -Phase (HT): Ag-Teilstruktur praktisch „geschmolzen“ 1-dim. unendliche Ag-Stränge viele teilbesetzte Ag-Lagen hohe isotrope und anisotrope Auslenkungsparameter   -Phase (RT): teilweise Ausordnung der Ag-Positionen Alle Ag-Positionen vollbesetzt teils immer noch hohe Auslenkungsparameter   -Phase (TT): strukturell der  -(RT)-Modifikation nahe verwandt, Beschreibung durch Stränge von Ag-Clustern

5 Substitution im Anionengitter Ag 5 Te 2 Cl

6 Substitution im Anionengitter Ag 5 Te 2 Cl TeS TeSe Ag 5 Te 2-y S y Cl Ag 5 Te 2-z Se z Cl y = 0 – 0.3 z = 0 – 0.7 T. Nilges, C. Dreher, A. Hezinger, in Vorbereitung

7 Substitution im Anionengitter Ag 5 Te 2 Cl TeSClBr TeSe Ag 5 Te 2-y S y ClAg 5 Te 2 Cl 1-x Br x Ag 5 Te 2-z Se z Cl y = 0 – 0.3x = 0 – 0.65 z = 0 – 0.7 T. Nilges, C. Dreher, A. Hezinger, in Vorbereitung

8 Substitution im Anionengitter Ag 5 Te 2 Cl TeSClBr TeSe Ag 5 Te 2-y S y ClAg 5 Te 2 Cl 1-x Br x Ag 5 Te 2-z Se z Cl y = 0 – 0.3x = 0 – 0.65 z = 0 – 0.7 T. Nilges, C. Dreher, A. Hezinger, in Vorbereitung

9 Ag 5 Te 2 Cl 1-x Br x : DSC DSC im Bereich von -150 °C bis +100 °C Phasenumwandlung  –  : Umwandlungstemperatur fällt mit steigendem x Starker Einfluss der Substitution auf die Umwandlungstemperatur, ab x = 0.4 nicht mehr detektierbar Phasenumwandlung  –  : Umwandlungstemperatur steigt mit steigendem x Moderater Einfluss der Substitution auf die Umwandlungstemperatur

10 Ag 5 Te 2 Cl 1-x Br x : DSC

11 DTA im Bereich von Raumtemperatur bis 550 °C Peritektische Zersetzung Schmelzpunkte sinken mit steigendem x Ag 5 Te 2 Cl 1-x Br x : DTA

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13 Ag 5 Te 2 Cl 1-x Br x : Phasendiagramm

14 Ag 5 Te 2 Cl 1-x Br x : Gitterkonstanten Pulverdiffraktogramme bei Raumtemperatur Im Rahmen der Fehlergrenzen linearer Anstieg der Gitterkonstanten und des Zellvolumens mit steigendem x

15 Ag 5 Te 2 Cl 1-x Br x : Gitterkonstanten Pulverdiffraktogramme bei Raumtemperatur Im Rahmen der Fehlergrenzen linearer Anstieg der Gitterkonstanten und des Zellvolumens mit steigendem x

16 Impedanzspektroskopie von 30 °C – 200 °C, = 100 mHz – 4 MHz Leichte Erhöhung der Leitfähigkeit und der Aktivierungsbarrieren mit steigendem x x E A (  -Phase)E A (  -Phase) 00.22 eV0.50 eV 0.20.24 eV0.51 eV 0.50.25 eV0.51 eV Ag 5 Te 2 Cl 1-x Br x : Leitfähigkeit

17 Prof. Dr. A. Pfitzner Dr. T. Nilges Dr. M. Zabel, S. Stempfhuber Alle Mitarbeiter der Arbeitsgruppe Danke…