ビスマス酸鉛

最初に発見されたビスマス酸鉛の用途の一つは、半導体的な性質であった。電子が1つ少ない金属（p型）を添加することで、導電性を示し、成績係数もまた0.2から0.6の範囲に増加する^[2]。半導体としての応用は、Bi₂O₃、PbO、SiO₂を塗料に混合し、その塗料による太陽光パネルのコーティングが挙げられ、三つの物質の溶媒と組成を変えることで、半導体としての効率を変えることができる。

ビスマス酸鉛ガラスは、産業、電気分野で非常に有用であり、7.639-7.699 g/cm³の密度、2.47-2.9の屈折率を持つ^[1]。しかし、最も重要な特徴は、ビスマス酸鉛ガラスが赤外線から紫外線までの広いの透過範囲を持つ点である^[4]。このため、ビスマス酸鉛は光学スイッチや光素子などの装置、赤外線と熱放射による検出システム、レーザー材料、光導波路などに用いられる^[5]。しかしながら、ビスマス酸鉛ガラスは単独では形成することができず、製造は非常に難しく、ガラスを作る過程で融解すると、不安定になり、温度が下がるほど結晶化する傾向があるため、光沢と透明度が低下した製品ができてしまう^[2]。ビスマス酸鉛は常磁性を示すイオンの含有量が高く、Fe₂O₃やMnO、Gd₂O₃などの金属イオンまたは酸化物の濃度が高くなるに伴って、ガラスの結晶化をもたらすものの、より安定になり透過範囲が増える^[6]。例えば、異なるモル%のLi₂Oをビスマス酸鉛に加えたLi₂O-[Bi₂O₃-PbO]は、赤外線範囲で10-15 μmを超える波長域、紫外・可視光範囲では420-450 nm まで透過範囲を広げることができる^[3]。研究者らは、透過範囲を広げ光学的な応用を増やすため、ビスマス酸鉛の改良に取り組んでいる。具体的には、ビスマス酸鉛ガラスの安定化を図るために十分な量のバリウムと酸化亜鉛を同時に用いることで、赤外線範囲での透過率の低下を、ガラスの安定性に比べれば無視できるほどに低減できることが明らかになっている^[2]。しかし、これらの酸化物は同等のものではなく、互いに置換することはできない。したがって、両者を併用することで、結晶化を最小限にし、ガラスの安定性を向上させ、赤外透過率の低下をわずかに抑えるべきである^[2]。

ビスマス酸鉛は、光触媒活性を持ち、可視光の照射により有機化合物を分解するたねに使われる^[7]。これは、環境的な処理や、水の処理に有用である。しかし、ビスマス酸鉛は、広い価電子帯と小さいバンドギャップにより、他の酸化金属やビスマス酸塩に比べれば有機物の分解の効率は劣る^[7]。