Platina diselenid - Platinum diselenide

Platina diselenid
Jména
Ostatní jména
Platin (IV) selenid
Sudovikovit
Identifikátory
3D model (JSmol )
Vlastnosti
PtSe2
Molární hmotnost353.026 g · mol−1
Vzhledneprůhledná metalická nažloutlá bílá
Hustota9.54
Bod tání rozkládá se
nerozpustný
Mezera v pásmu0 (hromadně) 1,3 eV monovrstva
Struktura
vesmírná skupina P3m1 164 šestihranný
A = 3.728[1], C = 5.031
osmistěn
Související sloučeniny
jiný anionty
disulfid platiny platin ditellurid PtSeTe PtSSe
jiný kationty
palladium diselenid NiSeTe
Související selenidy platiny
Luberoit Pt5Se4
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒N (co je šekY☒N ?)
Reference Infoboxu

Platina diselenid je dichalkogenid přechodného kovu (TMDC) sestávající z kovu Platina a nekov selen se vzorcem PtSe2. Jako vrstvená látka, PtSe2 lze rozdělit na tenké vrstvy až do tloušťky tří atomů zvané monovrstvy. PtSe2 je polokov nebo polovodič v závislosti na tloušťce.

Formace

Minozzi jako první uvedl v roce 1909 syntézu platinového diselenidu z prvků.[2]

Diselenid platiny lze vytvořit zahřátím tenkých fólií platiny v páře selenu na 400 ° C.[3][4]

Platina 111 povrch vystaven parám selenu při 270 ° C tvoří monovrstvu PtSe2.[5]

Kromě těchto metod selenizace, PtSe2 lze připravit srážením vodného roztoku Pt (IV) ošetřeného selenid vodíku, nebo vytápěním chlorid platičitý s elementárním selenem.[2]

Přirozený výskyt

Platina diselenid se přirozeně vyskytuje jako minerál Sudovikovit. Název dostal podle ruského petrologa, N.G. Sudovikov, který žil v letech 1903 až 1966. Tvrdost minerálu je 2 až 21/2. Sudovikovit byl nalezen v dole Srednyaya Padma, ložisko uran-vanadu Velikaya Guba, poloostrov Zaonezhie, Karelská republika, Rusko.[6]

Vlastnosti

Platina diselenid tvoří krystaly v jodid kademnatý struktura. To znamená, že látka vytváří vrstvy. Každá z jednovrstvých vrstev má centrální vrstvu atomů platiny s vrstvou atomů selenu nad a pod. Tato struktura se také nazývá „1T“ a má trigonální strukturu. Vrstvy jsou navzájem spojeny jen slabě a je možné je exfoliovat na dvojvrstvy nebo jednovrstvy.[7]

Ve velkém je materiál polokovový, ale pokud se zredukuje na několik vrstev, stane se z něj polovodič.[7][8] Vodivost sypkého materiálu je 620 000 S / m.[9]

The XPS spektrum ukazuje vrchol při 72,3 eV z jádra Pt 4f a také má vrcholy od Pt 5p3/2[7] a Se 3d3/2 a 3d5/2 při 55,19 a 54,39 eV.[5]

Fononové vibrace jsou označeny infračerveným aktivním A2u (Se vibruje z roviny naproti Pt), Eu (ve vibraci vrstvy, Se naproti Pt), a Raman aktivní A1 g (Viz horní a dolní atomy pohybující se z roviny v opačných směrech 205 cm−1) a E.G (V rovině, horní a dolní atomy Se se pohybují naproti 175 cm−1). V Ramanovo spektrum, a1 g se sníží, když se měří stimulované emise polarizované kolmo na přicházející paprsky. EG režim je červeně posunut, když je naskládáno více vrstev. (166 cm−1 pro dvojvrstvy a 155 cm−1 pro sypký materiál) A1 g emise má jen nepatrnou změnu, když se mění tloušťka.[7]

Mezera pásma se počítá jako 1,2 eV pro jednovrstevné vrstvy a 0,21 eV pro dvojvrstvy. Pro trylayer nebo silnější látka ztrácí bandgap a stává se semimetalickou.[5]

PtSe2 může změnit svou vodivost v přítomnosti konkrétních plynů, jako jsou oxid dusičitý. Během několika sekund NE2 absorbuje na povrchu PtSe2 materiál a snižuje odpor. Když plyn chybí, vysoký odpor se znovu vrátí asi za minutu.[3]

The Seebeckův koeficient z PtSe2 je 40 μV / K.[10]

Přestože nedotčený platina diselenid je nemagnetický, předpokládalo se, že přítomnost platinových volných míst a kmenů vyvolá magnetismus.[11] Později magneto-transportní studie [12] skutečně prokázali, že vadný PtSe2 vykazuje magnetické vlastnosti. Kvůli RKKY interakce mezi magnetickými volnými místy Pt, což vede k vrstevně závislému feromagnetickému nebo ant feromagnetickému chování.

Monovrstvy platiny diselenidu vykazují spirálovitou strukturu rotace, což se u této látky neočekává centrosymmetrický materiály jako je tento. Tato vlastnost může být způsobena vyvoláním místního dipólu Efekt Rashba. To znamená, že PtSe2 je potenciál spintronika materiál.[13]

Reakce

Voda může physisorb na povrch diselenidu platiny s energií -0,19 eV a podobně pro kyslík s energií -0,13 eV. Voda a kyslík nereagují při teplotě atomu, protože k rozbití molekul by byla zapotřebí značná energie.[9]

Srovnání

Palladium diselenid má jinou úpravu pyrit struktura. Palladium ditelluride má podobnou strukturu jako platina diselenid.[14] Disulfid platiny je polovodič a platin ditellurid je kovové povahy.

Existují také složitější látky s platinou a selenem, včetně kvartérních chalkogenidů Rb2Pt3Použití6 a Čs2Pt3Použití6[15]

Jacutingaite je ternární platinový selenid HgPtSe3.[16]

Použití

Platinový diselenid je navržen pro použití jako detektor infračerveného záření nadřazený černý fosfor trvanlivost na vzduchu. Může také fungovat jako katalyzátor a lze do něj zabudovat tranzistory s efektem pole.[9]

Zkombinováno s grafen může to být fotokatalyzátor, který přeměňuje vodu a kyslík na reaktivní hydroxylový radikál a superoxid. Tato reakce funguje, když fotony produkují díry a elektrony. Otvory mohou neutralizovat hydroxid za vzniku hydroxylu a elektrony se připojují ke kyslíku za vzniku superoxidu. Tyto reaktivní druhy mohou mineralizovat organickou hmotu.

Reference

  1. ^ Guo, GY; Liang, W Y (10. března 1986). "Elektronické struktury platinových dichalkogenidů: PtS2, PtSe2 a PtTe2". Journal of Physics C: Solid State Physics. 19 (7): 995–1008. Bibcode:1986JPhC ... 19..995G. doi:10.1088/0022-3719/19/7/011.
  2. ^ A b Grønvold, Fredrik; Haakon, Haraldsen; Kjekshus, Arne (1960). „Na sulfidy, selenidy a teluridy platiny“ (PDF). Acta Chemica Scandinavica. 14 (9): 1879–1893. doi:10,3891 / acta.chem.scand.14-1879.otevřený přístup
  3. ^ A b „Ultrarychlé a ultra citlivé senzory plynu PtSe2“. PhysOrg. 13. ledna 2017. Citováno 17. března 2017.
  4. ^ Yim, Chanyoung; Lee, Kangho; McEvoy, Niall; O’Brien, Maria; Riazimehr, Sarah; Berner, Nina C .; Cullen, Conor P .; Kotakoski, Jani; Meyer, Jannik C .; Lemme, Max C .; Duesberg, Georg S. (25. října 2016). „Vysoce výkonná hybridní elektronická zařízení z vrstvených filmů PtSe2 pěstovaných při nízké teplotě“. ACS Nano. 10 (10): 9550–9558. arXiv:1606.08673. doi:10.1021 / acsnano.6b04898. PMID  27661979. S2CID  22259155.
  5. ^ A b C Wang, Yeliang; Li, Linfei; Yao, Wei; Song, Shiru; Sun, J. T .; Pan, Jinbo; Ren, Xiao; Li, Chen; Okunishi, Eiji; Wang, Yu-Qi; Wang, Eryin; Shao, Yan; Zhang, Y. Y .; Yang, Hai-tao; Schwier, Eike F .; Iwasawa, Hideaki; Shimada, Keňa; Taniguchi, Masaki; Cheng, Zhaohua; Zhou, Shuyun; Du, Shixuan; Pennycook, Stephen J .; Pantelides, Sokrates T .; Gao, Hong-Jun (10. června 2015). „Monolayer PtSe2, a New Semiconduction Transition-Metal-Dichalcogenide, Epitaxials Growth by Direct Selenization of Pt“. Nano dopisy. 15 (6): 4013–4018. Bibcode:2015NanoL..15,4013W. doi:10,1021 / acs.nanolett.5b00964. OSTI  1185929. PMID  25996311.
  6. ^ "Sudovikovite: Sudovikovite minerální informace a data". www.mindat.org. Citováno 19. března 2017.
  7. ^ A b C d O’Brien, Maria; McEvoy, Niall; Motta, Carlo; Zheng, Jian-Yao; Berner, Nina C; Kotakoski, Jani; Elibol, Kenan; Pennycook, Timothy J; Meyer, Jannik C; Yim, Chanyoung; Abid, Mohamed; Hallam, Toby; Donegan, John F; Sanvito, Stefano; Duesberg, Georg S (13. dubna 2016). "Ramanova charakterizace tenkých vrstev platiny diselenidu". 2D materiály. 3 (2): 021004. arXiv:1512.09317. Bibcode:2016TDM ..... 3b1004O. doi:10.1088/2053-1583/3/2/021004. S2CID  119271642.
  8. ^ Ciarrocchi, Alberto; Avsar, Ahmet; Ovchinnikov, Dmitry; Kis, Andras (02.03.2018). „Tloušťkově modulovaná transformace kovu na polovodič v dichalkogenidu přechodného kovu“. Příroda komunikace. 9 (1): 919. doi:10.1038 / s41467-018-03436-0. ISSN  2041-1723. PMC  5834615. PMID  29500434.
  9. ^ A b C Zhao, Yuda; Qiao, Jingsi; Yu, Zhihao; Yu, Peng; Xu, Kang; Lau, Shu Ping; Zhou, Wu; Liu, Zheng; Wang, Xinran; Ji, Wei; Chai, Yang (únor 2017). „High-Electron-Mobility and Air-Stable 2D Layered PtSe2 FETs“. Pokročilé materiály. 29 (5): 1604230. doi:10.1002 / adma.201604230. hdl:10397/65694. PMID  27886410.
  10. ^ Hulliger, F. (březen 1965). "Elektrické vlastnosti některých chalkogenidů skupiny niklu". Journal of Physics and Chemistry of Solids. 26 (3): 639–645. Bibcode:1965JPCS ... 26..639H. doi:10.1016 / 0022-3697 (65) 90140-X.
  11. ^ Zulfiqar, Muhammad; Zhao, Yinchang; Li, Geng; Nazir, Safdar; Ni, červen (3. listopadu 2016). „Nastavitelná vodivost a poloviční kovový feromagnetismus v monovrstevnatém platinovém diselenidu: studie prvního principu“. The Journal of Physical Chemistry C. 120 (43): 25030–25036. doi:10.1021 / acs.jpcc.6b06999.
  12. ^ Avsar, Ahmet; Ciarrocchi, Alberto; Pizzochero, Michele; Unuchek, Dmitrii; Yazyev, Oleg V .; Kis, Andras (červenec 2019). „Defektem indukovaný, vrstvově modulovaný magnetismus v ultratenkém kovovém PtSe2“. Přírodní nanotechnologie. 14 (7): 674–678. doi:10.1038 / s41565-019-0467-1. ISSN  1748-3387. PMC  6774792. PMID  31209281.
  13. ^ Yao, Wei; Wang, Eryin; Huang, Huaqing; Deng, Ke; Yan, Mingzhe; Zhang, Kenan; Miyamoto, Koji; Okuda, Taichi; Li, Linfei; Wang, Yeliang; Gao, Hongjun; Liu, Chaoxing; Duan, Wenhui; Zhou, Shuyun (31. ledna 2017). "Přímé pozorování blokování spinové vrstvy lokálním Rashbovým efektem v jednovrstvém polovodičovém filmu PtSe2". Příroda komunikace. 8: 14216. Bibcode:2017NatCo ... 814216Y. doi:10.1038 / ncomms14216. PMC  5290424. PMID  28139646.
  14. ^ Dey, Sandip; Jain, Vimal K. (2004). „Chalkogenidy kovů platinové skupiny“ (PDF). Recenze platinových kovů. 48 (1): 16–29. otevřený přístup
  15. ^ George N .; Choi, Eun Sang; Ibers, James A. (2. dubna 2012). "Syntézy a charakterizace devíti kvartérních uranových chalkogenidů mezi sloučeninami A2 M3 UQ6 (A = K, Rb, Cs; M = Pd, Pt; Q = S, Se)". Anorganická chemie. 51 (7): 4224–4230. doi:10.1021 / ic2027048. PMID  22424143. S2CID  29859041.
  16. ^ Drabek, M .; Vymazalova, A .; Cabral, A. R. (10. července 2012). „SYSTÉM Hg-Pt-Se AT 400 C: FÁZOVÉ VZTAHY ZAHRNUJÍCÍ JACUTINGAITE“. Kanadský mineralog. 50 (2): 441–446. doi:10,3749 / canmin.50.2.441.