Сигенит
| Сигенит | |
|---|---|
 Siegenite от Buick Mine, Bixby, Viburnum Trend District, Iron County, Missouri, USA | |
| Общий | |
| Категория | Сульфид минерал Thiospinel Group Структурная группа Spinel |
| Формула (Повторяющий блок) | (Ni, c) 3 S 4 |
| У него есть символ | Сами себя [ 1 ] |
| Классификация Strunz | 2.05 |
| Кристаллическая система | Кубический |
| Кристалл класс | М 3 м |
| Космическая группа | FD 3 м (#227) |
| Единица ячейка | A = 9,33 Å; V = 810,94 Å 3 |
| Идентификация | |
| Формула масса | 304.3 - 305 g/mol |
| Цвет | Свето-сталь-сери |
| Хрустальная привычка | Как октаэдрические кристаллы, гранулированные, массивные |
| Близнец | На {111}; Полисинтетический |
| Расщепление | Несовершен на {001} |
| Перелом | Нерегулярный до неравномерного, субконхоидного |
| Масштаб MOHS твердость | 4.5 - 5.5 |
| Блеск | Металлик |
| Полоса | Сероватый черный |
| Диафанность | Непрозрачный |
| Плотность | 4.5 - 4,8 г/см 3 (Измерено) 4,83 г/см 3 (Рассчитано) |
| Ссылки | [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] |
Зигенит (также называемый Grimmite, или никелевой кобальт сульфид) представляет собой тройное металлическое переходное соединение с химической формулой (Ni, Co) 3 S 4 . Он активно изучался как многообещающая система материалов для электродов в электрохимических энергетических применениях из -за ее лучшей проводимости, большей механической и тепловой стабильности и более высокой производительности по сравнению с оксидами металлов в настоящее время. [ 5 ] Потенциальные применения этой системы материалов включают суперконденсаторы , батареи , электрокатализ , чувствительные к красителе солнечные элементы , фотокатализ , датчики глюкозы и микроволновое поглощение. [ 6 ]
В синтетической химии диапазон химических композиций с формулой Ni X CO 3-X S 4 (0 <X <3) часто называют системой сигенита. Однако, согласно новому IMA списку минералов (обновлен ноябрь 2022 г.), нормальный Spinel Nico 2 S 4 называется Grimmite, обратный Spinel Coni 2 S 4 называется сигенитом, а конечные члены Ni 2+ (В 3+ ) 2 S 4 и CO 2+ (Co 3+ ) 2 с 4 называются полидимитовыми и лининами , соответственно. [ 7 ] , что NICO 2 S 4 (Grimmite) утверждается как действительный вид минералов. В 2020 году IMA утверждается [ 8 ]
Открытие и происшествие
[ редактировать ]Сигенит был впервые описан в 1850 году для появления в шахте Стахлберга в Мюсене , Сигерленде , Северном Рейн-Вестфалии , Германия , и назван в честь местности. [ 2 ] Это встречается в гидротермальных медных сульфидах, несущих вены, связанные с халкопиритом , пирротитом , галеном , сфалеритом , пиритом , миллеритом , Герсдорфитом и Ульманнитом . [ 3 ]
Это происходит в различных месторождениях по всему миру, в том числе Брестсско в центральных горах Сербии боснийских ; в Кладно в Чешской Республике ; Blackcraig , Kirkcudbrightshire , Шотландия . В событиях в Соединенных Штатах входят шахта La Motte из округа Мэдисон и шахта Buick, Биксби , округ Ирон в руднике округа Рейнольдс в Свиноотерс в ведущем поясе Миссури и . В Канаде это известно из рудники Langis, Кобальт - Гоуганда район , Онтарио . В Африке это происходит в Шинколобве , провинция Катанга и Килембе , Уганда . В Японии сообщается из шахты Камайши, префектуры Ивате и шахты Йокозуру, Северный Кюшу . Это также происходит в Калгуорли , Западная Австралия . [ 3 ] Это найдено в депозите Браунса, Batchelor , Northern Territory , Australia . [ 2 ]
Кристаллическая структура
[ редактировать ]
Siegenite является членом группы тиоспинель , которая принадлежит кубической космической группе (#227) и имеет символ Пирсона Полем Подобно нормальным шпинелам , нормальная единица тиоспинела состоит из восьми подразделений FCC двух разных типов, где S 2- FCC Анионы занимают все точки решетки . Первый тип подразделений составляет 2+ катионов, занимающих 2 из 8 тетраэдрических участков и 3+ катионов, занимающих 3/2 из 4 октаэдрических участков. Второй тип ячейки подразделения имеет только 3+ катионов, занимающих 5/2 из 4 октаэдрических участков. Эти два типа подразделения ячейки альтернативно сложены, образуя NaCl типа надстройку .
Для нормального тиоспинела (Nico 2 S 4 ), 2+ Катионы занимают 1/8 тетраэдрических участков, чтобы сформировать 4 тетраэдры и co 3+ Катионы занимают 1/2 октаэдрических участков, чтобы сформировать COS 6 октаэдров. Каждый тетраэдр разделяет углы с 12 соседними октаэдрами, и каждый октаэдр разделяет углы с 6 тетраэдрами и краями с 6 октаэдрами. Для обратного тиоспинела (Coni 2 S 4 ), Ni 2+ Занимайте 1/8 октаэдрических мест и 3+ Занимают 1/4 мест тетраэдры и 1/4 октаэдрических участков. Для смешанного/сложного тиоспинела оба иона металлов занимают тетраэдрические и октаэдрические участки и могут выразить как (a x b 1-x ) t d [a 2-x b x ] o h x 4 (0 <x <1), где A и B являются ионами металлов, x - степень инверсии, и и Обозначите тетраэдрические и октаэдрические сайты соответственно.
Порошковая рентгеновская дифракционная (рентгенограмма) картина сигенита демонстрирует сильные дифракционные сигналы под углами 20 ° и 60 ° 2θ. Постоянка решетки сэгенита измеряется как 9,319 Å на основе наиболее сильного отражения при 32 °, что соответствует плоскости решетки (311), которая согласуется с расчетной постоянной решеткой 9,325 Å. [ 9 ] [ 10 ]
Электронные свойства
[ редактировать ]В отличие от многих бинарных и тройных оксидов полупроводника, Nico 2 S 4 демонстрирует металлические свойства и высокую электропроводность, что делает его полезным в качестве электродного материала в устройствах хранения энергии. Нико Удельное сопротивление 2 с 4 равно ~ 10 3 μОМ см при комнатной температуре и его температурный коэффициент удельного сопротивления положительны и остаются постоянными между 40 К до 300 К, что указывает на металлическое соединение. [ 9 ] Nico 2 S 4 также имеет очень низкий коэффициент Seebeck 5 мкВ K –1 и плотность носителя 3,18 × 10 22 см −3 выше, чем у серебра. [ 9 ]
Синтез
[ редактировать ]Сообщенные синтетические маршруты никелевого кобальта сульфида включают гидротермальные [ 11 ] [ 12 ] и сольвотермальный [ 13 ] реакции, тепловое разложение без растворителей ксантат , [ 14 ] Силарный метод для тонких пленок, [ 15 ] и раствор-фаза органометаллического синтеза. [ 16 ] Гидротермальная реакция является наиболее широко используемым методом синтеза для изготовления сложных наноструктур на высокопористых субстратах, что дает иерархические структуры, которые максимизируют окислительно-активированные площади поверхности и способствуют высококачественному сверхзапакативным характеристикам электродов Ni-CO-S.
Приложения
[ редактировать ]Батареи и суперконденсаторы
[ редактировать ](Ni, CO) 3 S 4 - многообещающий электродный материал для батарей и суперконденсаторов . Поскольку электроотрицательность серы ниже, чем у кислорода, (Ni, Co) 3 S 4 имеет более гибкую решетку по сравнению с его аналогом оксида, что позволяет проще транспортировать электрон и ион через структуру. [ 17 ] Его высокая ионная проводимость может быть связана с обилием доступных катионных сайтов в структуре тиоспинела, а его высокая окислительно -восстановительная активность происходит от сильно электрохимически активного Ni 2+ /В 3+ и co 2+ /Co 3+ окислительно -восстановительные пары. В литературе было показано, что нанопористые композитные материалы Ni-CO-S имеют как высокую специфическую емкость в батареях на основе LI, так и высокой емкость в суперконденсаторах. [ 6 ]
Электрокатализ
[ редактировать ](NI, CO) 3 S 4 рассматривался в качестве альтернативного электрокатализатора для нее и OER -реакций из -за ее высокой проводимости и низкой стоимости. Сообщается, что переполненность 87 мВ для нее и 251 мВ для нее может быть достигнут с использованием электрода на основе NICO 2 S 4 , демонстрируя хороший потенциал для применений для расщепления воды . [ 6 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Уор, Лн (2021). «IMA - CNMNC одобрил минеральные символы» . Минералогический журнал . 85 (3): 291–320. Bibcode : 2021minm ... 85..291W . doi : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID 235729616 .
- ^ Jump up to: а беременный в Mindat.org - Siegenite
- ^ Jump up to: а беременный в Справочник по минералогии - сигенит
- ^ Webmineral.com - siegenite
- ^ «Металлические сульфиды для лучшего хранения энергии» . Корнелл исследования . 2020-08-20 . Получено 2022-12-12 .
- ^ Jump up to: а беременный в Сюэ, Гаофей; Бай, Тянь; Ван, Вейгуо; Ван, Сендзин; Ye, Meidan (2022-04-12). «Последние достижения в различных применениях материалов на основе сульфида кобальта» . Журнал материалов Химия а . 10 (15): 8087–8106. doi : 10.1039/d2ta00305h . ISSN 2050-7496 . S2CID 247370235 .
- ^ «Список минералов» . Минералогия-има . 2011-03-21 . Получено 2022-12-10 .
- ^ Скай, Павел; Sejkora, Jiří; Плашил, Джакуб; Дольнихек, Зденакк; Ульмана, Яна (2021-04-19). «Гриммит, NICO2S4 и New Thiospinel от Příbram, Чешская Республика» . Европейский журнал минералогии . 33 (2): 175–187. Doi : 10.5194/ejm-33-175-2021 . ISSN 0935-1221 .
- ^ Jump up to: а беременный в Ся, Чуан; Ли, Пэн; Ганди, Аппала Найду; Schwingenschlögl, Udo; Alshareef, Husam N. (2015-10-13). "На самом деле Nico 2 S 4 - полупроводник?" Полем Химия материалов . 27 (19): 6482–6485. Doi : 10.1021/acs.chemmater.5b01843 . HDL : 10754/576874 . ISSN 0897-4756 .
- ^ "MP-22658: Co2nis4 (Cubic, FD-3M, 227)" . Материалы проект . Получено 2022-12-13 .
- ^ Хайчо ; , Чен 8879–8883 ) . : 19
- ^ Кумар, Субалакшми; Секар, Санкар; Калимурти, Ашок Кумар; Ли, Седжун (2021-05-01). «Бифункциональный гибрид MOF RGO-NICO2S4 с высокой электрохимической и каталитической активностью для восстановления суперконденсатора и нитроарола» . Журнал исследований материалов и технологий . 12 : 2489–2501. doi : 10.1016/j.jmrt.2021.04.001 . ISSN 2238-7854 .
- ^ Ли, Чжун; Юань, Дакин; Чжу, Шенгён; Фанат, пинг; Ма, Гэйлиан; Чжан, Цяоли; Вэнь, Али; Чжу, Джилиан (2019-05-07). «Мультиструктурная NICO2S4, приготовленная с помощью сольвотермического метода для суперконденсатора, сопровождаемого исследованием аннигиляции позитрон» . Журнал прикладной физики . 125 (17): 175103. DOI : 10.1063/1.5087981 . ISSN 0021-8979 . S2CID 155666428 .
- ^ Хан, Малик Дилшад; Муртаза, Гулам; Revaprasadu, Neerish; О'Брайен, Пол (2018-07-10). «Синтез халькопиритов-типа и тиоспиновых минералов/материалов с помощью низкотемпературных расплавов ксантат» . Dalton Transactions . 47 (27): 8870–8873. doi : 10.1039/c8dt00953h . ISSN 1477-9234 . PMID 29916514 .
- ^ Шинде, SK; Рамеш, Сивальгам; Bathula, C.; Годик, GS; Ким, Д.-Ю.; Джагадейл, AD; Кадам, Аа; Waghmode, DP; Sreekanth, TVM; Ким, Хьюнг Су; Нагаджёти, ПК; Ядав, HM (2019-09-23). «Новый подход к синтезу композиции NICO2S4 для высокопроизводительного применения суперконденсатора с различным молярным соотношением Ni и CO» . Научные отчеты . 9 (1): 13717. DOI : 10.1038/S41598-019-50165-5 . ISSN 2045-2322 . PMC 6757066 . PMID 31548661 .
- ^ Фэн, xueting; Цзяо, Цинзе; Cui, Huiru; Инь, Менгменг; Ли, Кун; Чжао, Юнь; Ли, Хансенг; Чжоу, Вэй; Feng, Caihong (2018-09-05). «Синтез однопоточного Nico 2 S 4 Полых сфер посредством последовательного ионного обмена в качестве усиленного электрокатализатора кислорода в щелочном растворе» . ACS Applied Materials & Interfaces . 10 (35): 29521–29531. doi : 10.1021/acsami.8b08547 . ISSN 1944-8244 . PMID 30102862 . S2CID 51980053 .
- ^ Парк, пел Хо; Солнце, Ян-Кок; Парк, Су; Нам, Ки Сьюк; Ли, Юн Сан; Йошио, Ман (2002–03–20). Синтез и избранная . Electorchimiic Acta . 47 (11) (11): 1721–1726. doi : s 10.1016 / ISSN 0013-4686 .
 | Эта статья о специфическом сульфидном минерале является заглушкой . Вы можете помочь Википедии, расширив ее . |