Oxid bizmutitý (Bi₂O3) existuje v štyroch kryštalických formách: , , , a 5. Forma je najstabilnejšia pri teplote miestnosti a vykazuje žltý monoklinický kryštálový systém. Keď teplota stúpne na 729 stupňov, transformuje sa do formy δ, ktorá má štruktúru kubického fluoritu a vykazuje vynikajúcu vodivosť kyslíkových iónov.
Z hľadiska kryštálovej štruktúry určuje polykryštalická povaha oxidu bizmutitého jeho fyzikálne a elektrochemické vlastnosti pri rôznych teplotných podmienkach:
-Bi₂O₃ (nízka{1}}stabilná fáza)
Typ štruktúry: Monoklinický systém, najstabilnejšia forma pri izbovej teplote.
Fyzikálne charakteristiky: Vyzerá ako svetložltý až hnedastý-žltý prášok alebo kryštály s relatívnou hustotou približne 8,9 a teplotou topenia približne 825 stupňov .
Elektrická vodivosť: Kyslíkové ióny majú nízku elektrickú vodivosť, ale sú široko používané ako základná prísada v elektronickej keramike.
-Bi₂O₃ (vysoko{1}}metastabilná fáza)
Typ štruktúry: Tetragonálny kryštálový systém, zvyčajne tvorí okolo 650 stupňov.
Vzhľad: Jasne žlté až oranžové kryštály, relatívna hustota 8,55, teplota topenia približne 860 stupeň.
Stabilita: Po ochladení zostáva metastabilná, ale počas-dlhodobého skladovania sa ľahko transformuje do fázy.
-Bi₂O₃ (vysoko{1}}metastabilná fáza)
Typ štruktúry: Teleso-centrovaná kubická mriežka, vytvorená pod uhlom približne 639 stupňov .
Podmienky výskytu: Vzniká počas procesu chladenia δ fázy; pomerne zriedkavé a málo preskúmané.
δ-Bi₂O₃ (vysoko{1}}teplotne stabilná fáza)
Typ štruktúry: Minerálna štruktúra kubického fluoritu v strede{0}}, stabilná nad 729 stupňov , topiaca sa pri 824 stupňoch .
Základné charakteristiky: Približne 1/4 miest kyslíkových iónov v kryštálovej mriežke je prázdna, čo vedie k extrémne vysokej vodivosti kyslíkových iónov (až 1 S/cm), čo z nej robí výskumný hotspot v materiáloch s elektrolytom v pevnom-skupenstva.
Aplikácie: Vhodné pre energetické zariadenia, ako sú palivové články s pevným oxidom (SOFC) a kyslíkové senzory.
