фосфид цинка
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Другие имена трицинк дифосфид | |
| Идентификаторы | |
| |
3D model ( JSmol ) | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.013.859 |
| Номер ЕС |
|
ПабХим CID | |
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| Zn3PZn3P2 | |
| Молярная масса | 258.12 g/mol |
| Появление | темно-серый |
| Запах | характеристика [2] |
| Плотность | 4,55 г/см 3 |
| Температура плавления | 1160 ° C (2120 ° F; 1430 К) |
| реагирует | |
| Растворимость | нерастворим в этаноле , растворим в бензоле , реагирует с кислотами |
| Запрещенная зона | 1,4-1,6 эВ (прямой) [3] |
| Структура | |
| Четырехугольный , tP40 | |
| Р4 2 /нмк, №137 | |
а = 8,0785 Å, c = 11,3966 Å [4] | |
Формульные единицы ( Z ) | 8 |
| Опасности | |
| Безопасность и гигиена труда (OHS/OSH): | |
Опасность проглатывания | Смертельно, остро токсично |
Опасности при вдыхании | Высокий |
| СГС Маркировка : [2] | |
  | |
| Опасность | |
| Х260 , Х300 | |
| P223 , P231+P232 , P264 , P270 , P280 , P301+P310 , P321 , P330 , P335+P334 , P370+P378 , P402+P404 , P405 , P501 | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
| Летальная доза или концентрация (LD, LC): | |
ЛД 50 ( средняя доза ) | Оральный 42,6 мг/кг (Крыса) 12 мг/кг (Крыса) Дермальный 1123 мг/кг (Крыса) 2000 мг/кг (Кролик) [2] |
| Паспорт безопасности (SDS) | ThermoFisher Scientific, редакция от 02/2020 г. [2] |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
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 — II-V группы полупроводник с прямой запрещенной зоной 1,5 эВ. [6] и может найти применение в фотоэлектрических элементах . [7] В системе цинк-фосфор существует второе соединение — дифосфид цинка (ZnP 2 ) .
Синтез и реакции
[ редактировать ]Фосфид цинка можно получить реакцией цинка с фосфором ; однако для критически важных применений мышьяка . может потребоваться дополнительная обработка для удаления соединений [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
Структура
[ редактировать ]Zn 3 P 2 форму при комнатной температуре имеет тетрагональную , которая переходит в кубическую форму примерно при 845 °C. [10] В форме при комнатной температуре имеются дискретные атомы P, атомы цинка имеют тетраэдрическую координацию, а атомы фосфора - шестикоординированные, 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
[ редактировать ]Фотовольтаика
[ редактировать ]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, 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
[ редактировать ]Родентицид
[ редактировать ]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 .
- Zn3P2 P + 6H + → 3Зн ++ + 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 привлекательном корме, 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
[ редактировать ]Новой Зеландии Управление по охране окружающей среды одобрило импорт и производство микрокапсулированного 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
[ редактировать ]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. очень токсичен и при следовых количествах P 2 H 4 пирофорен . Фосфин Фосфин также плотнее воздуха и может оставаться вблизи земли без достаточной вентиляции .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Лиде, Дэвид Р. (1998). Справочник по химии и физике (87 изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. стр. 4–100. ISBN 0-8493-0594-2 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и «Паспорт безопасности ThermoFisher Scientific» . fishersci.com . Термо Фишер Сайентифик. 21 февраля 2020 г. Проверено 2 ноября 2020 г.
- ^ Тенг, Ф.; Ху, К.; Оуян, В.; Фанг, X. (2018). «Фотоэлектрические детекторы на основе неорганических полупроводниковых материалов p-типа». Продвинутые материалы . 30 (35): 1706262. Бибкод : 2018AdM....3006262T . дои : 10.1002/adma.201706262 . ПМИД 29888448 . S2CID 47016453 .
- ^ Занин, ИП; 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 : 2009АпФЛ..95к2103К . дои : 10.1063/1.3225151 . ISSN 0003-6951 .
- ^ Специализированные периодические отчеты, Фотохимия, 1981, Королевское химическое общество, ISBN 9780851860954
- ^ 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.
- ^ Любер, Эрик Дж.; Мобарок, штат Мэриленд Хосней; Буряк, Джиллиан М. (2013). ) , обработанные в растворе, «Коллоидные полупроводниковые нанокристаллы фосфида цинка (α-Zn 3 P 2 для тонкопленочных фотоэлектрических применений». АСУ Нано . 7 (9): 8136–8146. дои : 10.1021/nn4034234 . ISSN 1936-0851 . ПМИД 23952612 .
- ^ Евгений Иванович Тонков, 1992, Фазовые превращения при высоком давлении: Справочник, Том 2, Gordon and Breach Science Publishers, ISBN 9782881247590
- ^ Уэллс А.Ф. (1984) Структурная неорганическая химия, 5-е издание Oxford Science Publications ISBN 0-19-855370-6
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ «Коллоидный фосфид цинка для фотоэлектрических систем — nanotechweb.org» . Архивировано из оригинала 16 сентября 2013 г.
- ^ "Дом" .
- ^ «Технический информационный бюллетень по фосфиду цинка» . npic.orst.edu .
- ^ «Почему крыс не может рвать» . Ratbehavior.org . Проверено 17 августа 2013 г.
- ^ Управление по управлению экологическими рисками Новой Зеландии. «Яд для вредителей, фосфид цинка, одобренный органами контроля» . Проверено 14 августа 2011 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Информационный профиль пестицидов на основе фосфида цинка - Расширенная токсикологическая сеть
- EPA предложило решение по снижению риска для девяти родентицидов
- Фосфид цинка в базе данных свойств пестицидов (PPDB)
- Свойства и использование фосфида цинка в Мичигане
- MD0173 — Пестициды в армии