Триоксид вісмуту (Bi₂O₃) існує в чотирьох кристалічних формах: , , і δ. Форма є найбільш стабільною при кімнатній температурі, демонструючи жовту моноклінну кристалічну систему. Коли температура підвищується до 729 градусів, він перетворюється на δ-форму, яка має кубічну структуру флюориту та демонструє чудову провідність іонів кисню.
З точки зору кристалічної структури, полікристалічна природа триоксиду вісмуту визначає його фізичні та електрохімічні властивості за різних температурних умов:
-Bi₂O₃ (низько{1}}температурна стабільна фаза)
Тип структури: Моноклінна система, найбільш стабільна форма при кімнатній температурі.
Фізичні характеристики: виглядає як порошок або кристали від блідо-жовтого до коричнево-жовтого кольору з відносною густиною приблизно 8,9 і температурою плавлення приблизно 825 градусів.
Електропровідність: іони кисню мають низьку електропровідність, але він широко використовується як основна добавка в електронній кераміці.
-Bi₂O₃ (високотемпературна-метастабільна фаза)
Тип структури: тетрагональна кристалічна система, зазвичай утворює приблизно 650 градусів.
Зовнішній вигляд: кристали від яскраво-жовтого до помаранчевого кольору, відносна щільність 8,55, температура плавлення приблизно 860 градус.
Стабільність: залишається метастабільним після охолодження, але легко переходить у фазу під час тривалого -зберігання.
-Bi₂O₃ (високотемпературна-метастабільна фаза)
Тип структури: кубічна решітка-з центром тіла, утворена під кутом приблизно 639 градусів.
Умови виникнення: Утворюється в процесі охолодження δ фази; відносно рідкісний і мало вивчений.
δ-Bi₂O₃ (високо-температурна стабільна фаза)
Тип структури: гране{0}}центрована кубічна мінеральна структура флюориту, стабільна вище 729 градусів, плавлення при 824 градусах.
Основні характеристики: Приблизно 1/4 ділянок іонів кисню в кристалічній решітці є вакантними, що призводить до надзвичайно високої провідності іонів кисню (до 1 См/см), що робить його гарячою точкою для досліджень твердотільних-електролітних матеріалів.
Застосування: підходить для енергетичних пристроїв, таких як твердооксидні паливні елементи (SOFC) і датчики кисню.
