Bizmut trioksid (Bi₂O3) postoji u četiri kristalna oblika: , , , i δ. Oblik je najstabilniji na sobnoj temperaturi, pokazuje žuti monoklinski kristalni sustav. Kada temperatura poraste do 729 stupnjeva, on se transformira u δ oblik, koji ima strukturu kubičnog fluorita i pokazuje izvrsnu vodljivost iona kisika.
Iz perspektive kristalne strukture, polikristalna priroda bizmut trioksida određuje njegova fizikalna i elektrokemijska svojstva pod različitim temperaturnim uvjetima:
-Bi₂O₃ (nisko-temperaturno stabilna faza)
Tip strukture: monoklinski sustav, najstabilniji oblik na sobnoj temperaturi.
Fizička svojstva: Čini se kao blijedo žuti do smeđe{0}}žuti prah ili kristali, s relativnom gustoćom od približno 8,9 i točkom taljenja od približno 825 stupnjeva.
Električna vodljivost: ioni kisika imaju nisku električnu vodljivost, ali se naširoko koristi kao osnovni aditiv u elektronskoj keramici.
-Bi₂O₃ (visoko-temperaturna metastabilna faza)
Vrsta strukture: Tetragonalni kristalni sustav, obično se formira oko 650 stupnjeva.
Izgled: Jarko žuti do narančasti kristali, relativna gustoća 8,55, talište približno 860 stupnjeva.
Stabilnost: ostaje metastabilan nakon hlađenja, ali se lako pretvara u fazu tijekom dugotrajnog -pohranjivanja.
-Bi₂O₃ (visoko-temperaturna metastabilna faza)
Vrsta strukture: kubična rešetka-centrirana na tijelo, formirana na približno 639 stupnjeva.
Uvjeti nastanka: Nastaje tijekom procesa hlađenja δ faze; relativno rijetke i malo proučavane.
δ-Bi₂O₃ (faza stabilna na visoke-temperature)
Vrsta strukture: ko-centrirana kubična mineralna struktura fluorita, stabilna iznad 729 stupnjeva, talište na 824 stupnja.
Osnovne karakteristike: Otprilike 1/4 mjesta kisikovih iona u kristalnoj rešetki je prazna, što rezultira iznimno visokom vodljivošću kisikovih iona (do 1 S/cm), što ga čini žarišnom točkom za istraživanje u čvrstim-elektrolitnim materijalima.
Primjene: Prikladno za energetske uređaje kao što su gorive ćelije s čvrstim oksidom (SOFC) i senzori za kisik.
