stringtranslate.com

фосфид цинка

Фосфид цинка ( Zn 3 P 2 ) — неорганическое химическое соединение . Это твердое вещество серого цвета, хотя коммерческие образцы часто бывают темными или даже черными. Его используют как родентицид . [5] Zn 3 P 2 представляет собой полупроводник II-V с прямой запрещенной зоной 1,5 эВ [6] и может найти применение в фотоэлектрических элементах . [7] Второе соединение существует в системе цинк-фосфор, дифосфид цинка (ZnP 2 ) .

Синтез и реакции

Фосфид цинка можно получить реакцией цинка с фосфором ; однако для критически важных применений может потребоваться дополнительная обработка для удаления соединений мышьяка . [8]

6 Zn + P 4 → 2 Zn 3 P 2

Другой метод получения включает взаимодействие три-н-октилфосфина с диметилцинком . [9]

Фосфид цинка реагирует с водой с образованием высокотоксичного фосфина (PH 3 ) и гидроксида цинка (Zn(OH) 2 ):

Zn 3 P 2 + 6 H 2 O → 2 PH 3 + 3 Zn(OH) 2

Состав

Zn 3 P 2 имеет тетрагональную форму при комнатной температуре , которая переходит в кубическую форму при температуре около 845 °C. [10] В форме при комнатной температуре имеются дискретные атомы P, атомы цинка имеют тетраэдрическую координацию, а атомы фосфора - шестую координацию, причем атомы цинка находятся в 6 вершинах искаженного куба. [11]

Кристаллическая структура фосфида цинка очень похожа на структуру арсенида кадмия (Cd 3 As 2 ), арсенида цинка (Zn 3 As 2 ) и фосфида кадмия (Cd 3 P 2 ). Эти соединения четвертичной системы Zn-Cd-P-As представляют собой полный непрерывный твердый раствор. [12]

Приложения

Фотовольтаика

Фосфид цинка является идеальным кандидатом для применения в тонкопленочных фотоэлектрических устройствах, поскольку он обладает сильным оптическим поглощением и почти идеальной запрещенной зоной (1,5 эВ). В дополнение к этому, цинк и фосфор в изобилии содержатся в земной коре, а это означает, что стоимость извлечения материала невелика по сравнению с затратами на другие тонкопленочные фотоэлектрические элементы . И цинк, и фосфор также нетоксичны, чего нельзя сказать о других распространенных коммерческих тонкопленочных фотоэлектрических элементах, таких как теллурид кадмия . [13]

Исследователи из Университета Альберты первыми успешно синтезировали коллоидный фосфид цинка. До этого исследователям удавалось создавать эффективные солнечные элементы из объемного фосфида цинка, но для их изготовления требовались температуры выше 850 °C или сложные методы вакуумного осаждения. Напротив, коллоидные наночастицы фосфида цинка , содержащиеся в «чернилах» фосфида цинка, позволяют обеспечить недорогое и простое крупномасштабное производство посредством нанесения щелевого покрытия или покрытия распылением. [14]

Испытание и разработка тонких пленок фосфида цинка все еще находится на ранних стадиях, но первые результаты были положительными. Прототипы гетеропереходных устройств, изготовленные из чернил наночастиц фосфида цинка, показали коэффициент выпрямления 600 и фоточувствительность с соотношением включения/выключения около 100. Оба эти показателя являются приемлемыми критериями пригодности для солнечных элементов. Прежде чем станет возможной коммерциализация, еще необходимо провести разработку по оптимизации формирования наночастиц чернил и архитектуры устройства, но коммерческие напыляемые солнечные элементы из фосфида цинка могут стать возможными в течение десяти лет. [15]

Борьба с вредителями

Родентицид

Фосфиды металлов использовались в качестве родентицидов . Смесь еды и фосфида цинка остается там, где грызуны могут ее съесть. Кислота в пищеварительной системе грызунов вступает в реакцию с фосфидом с образованием токсичного газа фосфина . Этот метод борьбы с вредителями возможно использовать в местах, где грызуны невосприимчивы к другим распространённым ядам. Другими пестицидами, подобными фосфиду цинка, являются фосфид алюминия и фосфид кальция .

Zn 3 P 2 + 6H + → 3Zn ++ + PH 3[16]

Фосфид цинка обычно добавляют в приманки для грызунов в количестве около 0,75-2%. Такие приманки имеют сильный резкий чесночный запах, характерный для фосфина, выделяющегося при гидролизе . Запах привлекает грызунов, но оказывает отпугивающее действие на других животных; Однако птицы, особенно дикие индейки , не чувствительны к запаху. Приманки должны содержать достаточное количество фосфида цинка в достаточно привлекательной пище, чтобы убить грызунов за одну порцию; сублетальная доза может вызвать отвращение к приманкам на основе фосфида цинка, с которыми выжившие грызуны столкнутся в будущем.

Фосфид цинка родентицидного качества обычно поставляется в виде черного порошка, содержащего 75% фосфида цинка и 25% тартрата калия сурьмы , рвотного средства , вызывающего рвоту, если материал случайно проглатывается людьми или домашними животными. Однако он по-прежнему эффективен против крыс, мышей, морских свинок и кроликов, ни у одного из которых нет рвотного рефлекса. [17]

Борьба с вредителями в Новой Зеландии

Управление по охране окружающей среды Новой Зеландии одобрило импорт и производство микроинкапсулированного фосфида цинка (паста MZP) для наземного контроля опоссумов . Заявка была подана компанией Pest Tech Limited при поддержке Connovation Ltd, Университета Линкольна и Совета по здоровью животных . В определенных ситуациях его будут использовать в качестве дополнительного яда для позвоночных. В отличие от яда 1080 , его нельзя использовать для применения с воздуха. [18]

Безопасность

Фосфид цинка очень токсичен, особенно при проглатывании или вдыхании. Причиной его токсичности является выделение соединений фосфора, обычно фосфина , при его реакции с водой и кислотами. Фосфин очень токсичен и при следовых количествах P 2 H 4 пирофорен . Фосфин также плотнее воздуха и может оставаться вблизи земли без достаточной вентиляции .

Рекомендации

  1. ^ Лиде, Дэвид Р. (1998). Справочник по химии и физике (87 изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. стр. 4–100. ISBN 0-8493-0594-2.
  2. ^ abcde «Паспорт безопасности ThermoFisher Scientific». fishersci.com . Термо Фишер Сайентифик. 21 февраля 2020 г. Проверено 2 ноября 2020 г.
  3. ^ Тенг, Ф.; Ху, К.; Оуян, В.; Фанг, X. (2018). «Фотоэлектрические детекторы на основе неорганических полупроводниковых материалов p-типа». Передовые материалы . 30 (35): 1706262. Бибкод : 2018AdM....3006262T. дои : 10.1002/adma.201706262. PMID  29888448. S2CID  47016453.
  4. ^ Занин, ИЕ; Алейникова, КБ; Афанасьев М.М.; Антипин, М.Ю. (2004). «Строение Zn 3 P 2 ». Журнал структурной химии . 45 (5): 844–848. дои : 10.1007/s10947-005-0067-9. S2CID  101460207.
  5. ^ Беттерманн, Г.; Краузе, В.; Рисс, Г.; Хофманн, Т. (2002). «Соединения фосфора неорганические». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a19_527. ISBN 3527306730.
  6. ^ Кимбалл, Грегори М.; Мюллер, Астрид М.; Льюис, Натан С.; Этуотер, Гарри А. (2009). «Измерения энергетической щели и диффузионной длины Zn[sub 3]P[sub 2] на основе фотолюминесценции» (PDF) . Письма по прикладной физике . 95 (11): 112103. Бибкод : 2009ApPhL..95k2103K. дои : 10.1063/1.3225151. ISSN  0003-6951.
  7. ^ Специализированные периодические отчеты, Фотохимия, 1981, Королевское химическое общество, ISBN 9780851860954 
  8. ^ Ф. Вагенкнехт и Р. Юза «Фосфиды цинка» в Справочнике по препаративной неорганической химии, 2-е изд. Под редакцией Г. Брауэра, Academic Press, 1963, Нью-Йорк. Том. 1. п. 1080-1.
  9. ^ Любер, Эрик Дж.; Мобарок, штат Мэриленд Хосней; Буряк, Джиллиан М. (2013). «Коллоидные полупроводниковые нанокристаллы фосфида цинка (α-Zn 3 P 2 ) , обработанные в растворе, для тонкопленочных фотоэлектрических применений». АСУ Нано . 7 (9): 8136–8146. дои : 10.1021/nn4034234. ISSN  1936-0851. ПМИД  23952612.
  10. ^ Евгений Ильич Тонков, 1992, Фазовые превращения при высоком давлении: Справочник, Том 2, Gordon and Breach Science Publishers, ISBN 9782881247590 
  11. ^ Уэллс А.Ф. (1984) Структурная неорганическая химия, 5-е издание, ISBN Oxford Science Publications 0-19-855370-6 
  12. ^ Трухан, В.М.; Изотов А.Д.; Шукая, ТВ (2014). «Соединения и твердые растворы системы Zn-Cd-P-As в полупроводниковой электронике». Неорганические материалы . 50 (9): 868–873. дои : 10.1134/S0020168514090143. S2CID  94409384.
  13. ^ Любер, Эрик Дж. (2013). «Коллоидные полупроводниковые нанокристаллы фосфида цинка (α-Zn 3 P 2 ), обработанные в растворе, для тонкопленочных фотоэлектрических применений». АСУ Нано . 7 (9): 8136–8146. дои : 10.1021/nn4034234. ПМИД  23952612.
  14. ^ «Коллоидный фосфид цинка для фотоэлектрических систем - nanotechweb.org» . Архивировано из оригинала 16 сентября 2013 г.
  15. ^ «Дом».
  16. ^ "Технический информационный бюллетень по фосфиду цинка" . npic.orst.edu .
  17. ^ «Почему крыс не может рвать» . Ratbehavior.org . Проверено 17 августа 2013 г.
  18. ^ Управление по управлению экологическими рисками Новой Зеландии. «Яд для вредителей, фосфид цинка, одобренный органами контроля» . Проверено 14 августа 2011 г.

Внешние ссылки