Bizmut trioksid (Bi₂O₃) postoji u četiri kristalna oblika: , , , i δ. Oblik je najstabilniji na sobnoj temperaturi, pokazujući žuti monoklinski kristalni sistem. Kada temperatura poraste na 729 stepeni, pretvara se u δ oblik, koji ima kubičnu strukturu fluorita i pokazuje odličnu provodljivost jona kiseonika.
Iz perspektive kristalne strukture, polikristalna priroda bizmut trioksida određuje njegova fizička i elektrohemijska svojstva pod različitim temperaturnim uslovima:
-Bi₂O₃ (niska-stabilna faza na niskoj temperaturi)
Tip strukture: Monoklinski sistem, najstabilniji oblik na sobnoj temperaturi.
Fizičke karakteristike: Pojavljuje se kao blijedožuti do smeđkasto-žuti prah ili kristali, sa relativnom gustinom od približno 8,9 i tačkom topljenja od približno 825 stepeni.
Električna vodljivost: joni kiseonika imaju nisku električnu provodljivost, ali se široko koristi kao osnovni aditiv u elektronskoj keramici.
-Bi₂O₃ (visoka-metastabilna faza)
Tip strukture: Tetragonalni kristalni sistem, obično se formira oko 650 stepeni.
Izgled: Jarko žuti do narandžasti kristali, relativna gustina 8,55, tačka topljenja približno 860 stepen.
Stabilnost: Ostaje metastabilan nakon hlađenja, ali se lako pretvara u fazu tokom-dugotrajnog skladištenja.
-Bi₂O₃ (visoka-metastabilna faza)
Tip strukture: kubična rešetka{0}}centrirana na tijelo, formirana na približno 639 stepeni.
Uvjeti nastanka: Nastaje tokom procesa hlađenja δ faze; relativno rijetka i malo proučavana.
δ-Bi₂O₃ (faza visoke temperature-stabilna)
Tip strukture: Kubična mineralna struktura fluorita sa{0}}centrom, stabilna iznad 729 stepeni, topi se na 824 stepena.
Osnovne karakteristike: Otprilike 1/4 mjesta jona kiseonika u kristalnoj rešetki je prazna, što rezultira izuzetno visokom provodljivošću jona kiseonika (do 1 S/cm), što ga čini žarištem istraživanja u čvrstim- materijalima elektrolita.
Primjene: Pogodno za energetske uređaje kao što su gorivne ćelije čvrstog oksida (SOFC) i senzori kisika.
