Delafossit
| Delafossit | |
|---|---|
 Diskreta, vinröda cupritkristaller på matris täckta av starkt reflekterande delafossitmikrokristaller
| |
| Allmänt | |
| Kategori | Oxidmineraler |
|
Formel (upprepad enhet) |
CuFeO 2 |
| IMA-symbol | Del |
| Strunz klassificering | 4.AB.15 |
| Kristallsystem | Trigonal |
| Kristallklass |
Hexagonal scalenohedral ( 3 m) HM-symbol : ( 3 2/m) |
| Rymdgrupp | R 3 m |
| Enhetscell | a = 3,04, c = 17,12 [Å]; Z = 3 |
| Identifiering | |
| Färg | Svart |
| Kristallvana | tabellformade till likställande kristaller; botryoidala skorpor, sfärulitiska, pulverformiga, massiva |
| Twinning | Kontakta tvillingar på {0001} |
| Klyvning | Imperfekt på {10 1 1} |
| Envishet | Spröd |
| Mohs skala hårdhet | 5.5 |
| Lyster | Metallisk |
| Strimma | Svart |
| Genomskinlighet | Ogenomskinlig |
| Specifik gravitation | 5,41 |
| Optiska egenskaper | Enaxlig |
| Pleokroism | Distinkt; O = blek gyllenbrun; E = rosa-brun |
| Andra egenskaper | Svagt magnetisk |
| Referenser | |
Delafossit är ett kopparjärnoxidmineral med formeln CuFeO 2 eller Cu 1+ Fe 3+ O 2 . Det är en medlem av delafossitmineralgruppen, som har den allmänna formeln ABO 2 , en grupp som kännetecknas av ark av linjärt koordinerade A-katjoner staplade mellan kantdelade oktaedriska skikt (BO 6 ). Delafossit, tillsammans med andra mineraler i ABO 2 -gruppen, är kända för sitt breda utbud av elektriska egenskaper, dess ledningsförmåga varierar från isolerande till metallisk. Delafossit är vanligtvis ett sekundärt mineral som kristalliseras i samband med oxiderad koppar och förekommer sällan som ett primärt mineral.
Sammansättning
Den kemiska formeln för delafossit är CuFeO 2 , som först bestämdes genom kemisk analys av det rena mineralet av GS Bohart. Förhållandet han bestämde var mycket nära Cu:Fe:O=1:1:2, med något mer järn än koppar. Rogers. tillskrev detta faktum till en liten mängd hematit i provet. För att bestämma sammansättningen av delafossit använde Rogers Ziervogel-processen. Ziervogel-processen används för att testa förekomsten av kopparoxider genom att leta efter "spangle-reaktionen" som ger tunna flingor av metalliskt silver när kopparoxid blandas med silversulfat. När Rogers värmde pulveriserad delafossit med silversulfatlösning inträffade spangle-reaktionen. De enda oxidmöjligheterna att överväga för delafossit är koppar och järn. Rogers drog slutsatsen att järnet förenades med syret som en radikal och att det bara fungerade som en radikal. Detta tydde på att kopparn i delafossit var i kopparform snarare än kopparform. Därför drog han slutsatsen att sammansättningen av delafossit troligen var kopparmetaferrit, CuFe 3+ O 2 . Denna sammansättning bekräftades senare av Pabst genom bestämning av interioniska avstånd i kristallgittret .
Strukturera
Atomstrukturen för delafossit och delafossitgruppen består av ett ark av linjärt koordinerade A-katjoner staplade mellan kantdelade oktaedriska lager (BO 6 ). I delafossitens atomstruktur finns två alternerande plana lager. De två skikten består av ett skikt triangulärt mönstrade A-katjoner och ett skikt av kantdelande BO 6 oktaedrar komprimerade med avseende på c-axeln. Delafossitstrukturen kan ha två polytyper beroende på orienteringen av den plana lagerstaplingen. Hexagonala 2H-typer som har en rymdgrupp på P6 3 /mmc bildas när två A-lager staplas med varje lager roterat 180° i förhållande till varandra. Alternativt, när lagren staplas varje lager i samma riktning i förhållande till varandra, gör det en romboedrisk 3R-typ med en rymdgrupp på R 3 m.
Fysikaliska egenskaper
Färgen på delafossit är svart, med en hårdhet på 5,5 och ofullständig klyvning i {10 1 1}-riktningen. Pabst beräknade densiteten av delafossit till 5,52. Kontaktsamverkan har observerats i {0001} riktning . Enhetscellparametrarna beräknades vara a = 3,0351 Å, c = 17,166 Å, V = 136,94 Å3 . Delafossite är tabellformad till likdimensionell till sin vana och har en svart strimma och en metallisk lyster. Delafossit har hexagonal symmetri som kan ha rymdgrupperna R 3 m eller P6 3 /mmc beroende på staplingen av A-katjonskikt. Delafossitföreningar kan ha magnetiska egenskaper när magnetiska joner är i B-katjonposition. Delafossitföreningar har också egenskaper som hanterar elektrisk ledningsförmåga såsom isolering och/eller metallisk ledning. Delafossitföreningar kan uppvisa ledningsförmåga av p- eller n-typ baserat på deras sammansättning.
Rhombohedral (3R), CuFeO 2 egenskaper:
- P-typ halvledare, bandgap 1,47 eV
- Hög ljusabsorptionskoefficient på 7,5 × 10 4 cm −1 nära bandgapets kant vid 700 nm.
- Hög hålrörlighet på 34 cm 2 v −1 s −1 även vid dopningsnivåer så höga som 1,8 × 10 19 cm −3 .
- God stabilitet i vattenhaltiga miljöer.
Sexkantiga (2H), CuFeO 2 egenskaper:
- okänd som ren 2H CuFeO 2 är mycket svår att syntetisera.
Syntes
3R CuFeO 2 syntetiseras ofta genom solid state-reaktioner, solgelmetoder, ångavsättning och hydrotermisk syntes.
Ren 2H CuFeO 2 och andra oxider av 2H delafossittyp är svåra att syntetisera. De enda rena 2H CuFeO 2 kristallerna var rena 2H CuFeO 2 nanoplattor med en tjocklek på cirka 100 nm som syntetiserades vid temperaturer så låga som 100 ° C från CuI och FeCl 3 · 6H 2 O.
Ansökan
Solceller : 2H CuFeO 2 har ett bandgap på 1,33 eV och en hög absorptionskoefficient på 3,8 × 10 4 cm −1 nära bandgapets kant vid 700 nm. Den visade en fotovoltaisk effekt när den placerades i tunna filmstrukturer bestående av ITO / ZnO /2H CuFeO2 / grafit/kimrök.
Andra tillämpningar: CuFeO 2 är gjord av jordnära element och har god stabilitet i vattenhaltiga miljöer, och som sådan undersöktes som fotokatoder för fotoelektrokemisk reduktion av CO 2 , solvattenreduktion och som katodmaterial i litiumbatterier . Medan 3R-fasen var något karakteriserad, är endast röntgendiffraktion och teoretisk beräkning av t.ex. och t2g - uppsättningar av Fe3 + tillgängliga för 2H CuFeO2 .
Geologisk förekomst
1873 upptäcktes delafossit av Charles Friedel i en region i Ekaterinbug, Sibirien . Sedan dess upptäckt har det identifierats som ett ganska vanligt mineral som finns på sådana platser som koppargruvorna i Bisbee, Arizona . Delafossit är vanligtvis ett sekundärt mineral som ofta finns i oxiderade områden av kopparavlagringar även om det också kan vara ett primärt mineral. Delafossit kan hittas som massiva, relativt distinkta kristaller på hematit. Delafossit har sedan dess hittats i gruvor runt om i världen från Tyskland till Chile.
Namnets ursprung
Delafossite noterades första gången av Charles Friedel 1873 och fick sammansättningen Cu 2 O·Fe 2 O 3 . Mineralet fick namnet delafossit för att hedra den franske mineralogen och kristallografen Gabriel Delafosse (1796–1878). Delafosse är känd för att notera det nära sambandet mellan kristallsymmetri och fysikaliska egenskaper.