Сульфид индия (III)
| Имена | |
|---|---|
| Другие имена полуторный сульфид индия Трисульфид дииндия | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.031.571 |
ПабХим CID | |
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| В S2С3 | |
| Молярная масса | 325.82 g·mol −1 |
| Появление | красный порошок |
| Плотность | 4,90 г см −3 , твердый |
| Температура плавления | 1050 ° C (1920 ° F; 1320 К) |
| нерастворимый | |
| Опасности | |
| СГС Маркировка : [1] | |
 | |
| Предупреждение | |
| Х302+Х332 , Х315 , Х319 , Х335 | |
| P280 , P301+P330+P331 , P302+P352 , P304+P340 , P312 , P332+P313 , P337+P313 | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
(III) (полуторный сульфид индия, сульфид индия (2:3), сульфид индия (3+)) — неорганическое соединение формулы Сульфид индия In 2 S 3 .
Он имеет запах «тухлого яйца», характерный для соединений серы, и при реакции с минеральными кислотами выделяет сероводород. [2]
три различные структуры (« полиморфы Известны »): желтый α-In 2 S 3 имеет дефектное кубическое строение, красный β-In 2 S 3 имеет дефектное шпинельное , тетрагональное, строение и γ-In 2 S 3 имеет слоистая структура. Красная форма β считается наиболее стабильной формой при комнатной температуре, хотя в зависимости от метода производства может присутствовать желтая форма. В 2 S 3 подвергается воздействию кислот и сульфида. Мало растворим в Na 2 S. [3]
Сульфид индия был первым когда-либо описанным соединением индия, о котором сообщалось в 1863 году. [4] Райх и Рихтер определили существование индия как нового элемента по осадку сульфида.
Структура и свойства
[ редактировать ]В 2 S 3 имеются тетраэдрические центры In(III), связанные с четырьмя сульфидными лигандами.
α-In 2 S 3 имеет дефектную кубическую структуру. Полиморфная модификация претерпевает фазовый переход при 420°С и превращается в шпинельную структуру β-In 2 S 3 . Другой фазовый переход при 740 ° C приводит к образованию слоистой полиморфной модификации γ-In 2 S 3 . [5]
β-In 2 S 3 имеет дефектную шпинельную структуру. Сульфид-анионы плотно упакованы слоями, внутри слоев присутствуют октаэдрически-координированные катионы In(III), а между ними - тетраэдрически-координированные катионы In(III). Часть тетраэдрических междоузлий остается вакантной, что приводит к дефектам шпинели. [6]
β-In 2 S 3 имеет два подтипа. В подтипе T-In 2 S 3 тетрагонально-координированные вакансии расположены упорядоченно, тогда как вакансии в C-In 2 S 3 расположены неупорядоченно. Неупорядоченный подтип β-In 2 S 3 проявляет активность в фотокаталитическом производстве H 2 с сокатализатором из благородного металла, а упорядоченный подтип - нет. [7]
β-In 2 S 3 представляет собой полупроводник N-типа с оптической шириной запрещенной зоны 2,1 эВ. Было предложено заменить опасный сульфид кадмия CdS в качестве буферного слоя в солнечных элементах. [8] и в качестве дополнительного полупроводника для повышения производительности TiO 2 на основе фотогальваники . [7]
Нестабильная полиморфная модификация γ-In 2 S 3 имеет слоистую структуру.
Производство
[ редактировать ]Сульфид индия обычно получают прямым соединением элементов.
Производство из летучих комплексов индия и серы, например дитиокарбаматов (например, Et 2 In III S 2 CNEt 2 ), был исследован для осаждения из паровой фазы . методов [9]
Тонкие пленки бета-комплекса можно вырастить методом химического распылительного пиролиза . Растворы солей In(III) и сероорганических соединений (часто тиомочевины ) распыляются на предварительно нагретые стеклянные пластины, где химические вещества вступают в реакцию с образованием тонких пленок сульфида индия. [10] Изменение температуры осаждения химикатов и соотношения In:S может повлиять на ширину запрещенной зоны пленки. [11]
Одностенные нанотрубки сульфида индия можно сформировать в лаборатории с помощью двух растворителей (в одном из которых соединение растворяется плохо, а в другом — хорошо). Происходит частичная замена сульфидных лигандов на О. 2− , и соединение образует тонкие нанокатушки, которые самоорганизуются в массивы нанотрубок диаметром порядка 10 нм и толщиной стенок примерно 0,6 нм. Этот процесс имитирует кристаллизацию белка . [12]
Безопасность
[ редактировать ]Полиморф β-In 2 S 3 в порошкообразной форме может раздражать глаза, кожу и органы дыхания. Он токсичен при проглатывании, но с ним можно безопасно обращаться в обычных лабораторных условиях. Работать с ним следует в перчатках, следует соблюдать осторожность, чтобы не вдыхать соединение и не допускать его попадания в глаза. [13]
Приложения
[ редактировать ]Фотоэлектрические и фотокаталитические
[ редактировать ]Существует значительный интерес к использованию In 2 S 3 для замены полупроводника CdS (сульфида кадмия) в фотоэлектронных устройствах. β-In 2 S 3 имеет перестраиваемую запрещенную зону, что делает его привлекательным для фотоэлектрических приложений. [11] и он показывает многообещающие результаты при использовании в сочетании с TiO 2 в солнечных панелях, что указывает на то, что он также может заменить CdS и в этом приложении. [7] Сульфид кадмия токсичен, и его необходимо осаждать в химической ванне . [14] но сульфид индия (III) проявляет мало неблагоприятных биологических эффектов и может наноситься в виде тонкой пленки менее опасными методами. [11] [14]
Тонкие пленки β-In 2 S 3 можно выращивать с различной шириной запрещенной зоны, что делает их широко применимыми в качестве фотоэлектрических полупроводников, особенно в солнечных элементах с гетеропереходом . [11]
Пластины, покрытые наночастицами бета-In 2 S 3, можно эффективно использовать для фотоэлектрохимического расщепления воды. [15]
Биомедицинский
[ редактировать ]Препарат сульфида индия, изготовленный из радиоактивного 113 Его можно использовать в качестве агента для сканирования легких при медицинской визуализации . [16] Хорошо усваивается тканями легких, но не накапливается там.
Другой
[ редактировать ]В 2 S 3 Наночастицы люминесцируют в видимом спектре. Приготовление наночастиц In 2 S 3 в присутствии ионов других тяжелых металлов создает высокоэффективные синие, зеленые и красные люминофоры , которые можно использовать в проекторах и дисплеях приборов. [17]
Ссылки
[ редактировать ]
- ^ СГС: Альфа Аесар 045563
- ^ Сульфид индия. indium.com
- ^ Сульфид индия . indium.com
- ^ Райх, Ф.; Рихтер, Т. (1863). «Предварительное замечание о новом металле» . Дж. Практика. Хим. (на немецком языке). 89 : 441-448. дои : 10.1002/prac.18630890156 .
- ^ Бахадур, Д. Неорганические материалы: последние достижения. Alpha Sciences International, Ltd., 2004. 106.
- ^ Стейгманн, Джорджия; Сазерленд, Х.Х.; Гудиер, Дж. (1965). «Кристаллическая структура -In 2 S 3 ». Акта Кристаллогр. , 19 : 967-971.
- ^ Перейти обратно: а б с Чай, Б.; Пэн, Т.; Цзэн, П.; Мао, Дж. (2011 г.) «Синтез фторированных наночастиц In 2 S 3 , украшенных TiO 2 , для фотокаталитического производства водорода в видимом свете». Дж. Матер. хим. , 21 : 14587. два : 10.1039/c1jm11566a .
- ^ Барро, Н.; Марсийяк, С.; Альбертини, Д.; Бернеде, Дж. К. (2002). «Структурные, оптические и электрические свойства тонких пленок β-In 2 S 3-3 x O 3 x , полученных методом PVD». Тонкие твердые пленки . 403 : 331–334.
- ^ Хаггата, Юго-Запад; Малик, М. Азад; Мотевалли, М.; О'Брайен, П.; Ноулз, Дж. К. (1995). «Синтез и характеристика некоторых смешанных алкилтиокарбаматов галлия и индия, предшественников материалов III/VI: рентгеновские монокристаллические структуры диэтилдитиокарбамата диметил- и диэтилиндия». хим. Матер. 7 (4): 716–724. два : 10.1021/cm00052a017 .
- ^ Отто, К.; Катарский, А.; Мере, О.; Волобуева, М. (2009). «Нанесение тонких пленок сульфида индия распылительным пиролизом». Тонкие твердые пленки , 519 (10): 3055-3060. дои : 10.1016/j.tsf.2010.12.027
- ^ Перейти обратно: а б с д Каликсто-Родригес, М.; Тибурсио-Сильвер, А.; Ортис, А.; Санчес-Хуарес, А. (2004 г.) «Оптоэлектронные свойства тонких пленок сульфида индия, полученных методом распылительного пиролиза для фотоэлектрических применений». Тонкие твердые пленки , 480 : 133-137. дои : 10.1016/j/tsf.2004.11.046 .
- ^ Перейти обратно: а б Ни, Бинг; Лю, Хуэйлин; Ван, Пэн-Пэн; Он, Цзе; Ван, Сюнь (2015). «Общий синтез неорганических одностенных нанотрубок» . Нат. Коммун. 6 : 8756. Бибкод : 2015NatCo...6.8756N . дои : 10.1038/ncomms9756 . ПМК 4640082 . ПМИД 26510862 .
- ^ Сигма-Олдрич. (2015) «Паспорт безопасности, версия 4.5». Олдрич – 308293.
- ^ Перейти обратно: а б Картикеян, С.; Хилл, А.Е.; Пилкингтон, РД (2016). «Техника низкотемпературного импульсного магнетронного распыления постоянного тока для однофазных буферных слоев In 2 S 3 для солнечных элементов». Прил. Серфинг. наук. 418 : 199-206. два : 10.1016/j.apsusc.2017.01.14
- ^ Тиан, Ю.; Ван, Л.; Тан, Х.; Чжоу, В. (2015). «Сверхтонкие двумерные нанокристаллы In 2 S 3 : рост ориентированного присоединения, контролируемый ионами металлов и фотоэлектрохимическими свойствами». Дж. Матер. хим. А , 3 : 11294, два : 10.1039/c5ta01958c .
- ^ Четени, Дж.; Самель, С.И.; Физи, М.; Карика, З. (1974). «Макроагрегаты альбумина, содержащие 113 м В-сульфид ( 113 м В SMAA): Методика приготовления нового агента для сканирования легких». Учеб. Межд. Симп. Нукл. Мед. , 3 : 293-301.
- ^ Чен, В.; Бовин, Дж.; Жоли, А.; Ван, С.; Су, Ф.; Ли, Г. (2004). «Полноцветное излучение In 2 S 3 и In 2 S 3 :Eu 3+ Наночастицы». Дж. Физ. хим. Б , 108 : 11927-11934. два : 10.1021/jp048107m .
Общие ссылки
[ редактировать ]- ВебЭлементы
- Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8 .