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