Sulfid cínatý - Tin(II) sulfide

Sulfid cínatý[1]
Jména
Název IUPAC
Sulfid cínatý
Ostatní jména
Cín monosulfid
Herzenbergit
Identifikátory
3D model (JSmol )
Informační karta ECHA100.013.863 Upravte to na Wikidata
Číslo ES
  • 215-248-7
UNII
Vlastnosti
SnS
Molární hmotnost150,775 g / mol
Vzhledtmavě hnědá pevná látka
Hustota5,22 g / cm3
Bod tání 882 ° C (1620 ° F; 1155 K)
Bod varuasi 1230 ° C
Nerozpustný
Struktura
Typ GeS (ortorombický), oP8
Pnma, č. 62
A = 11,18 Å, b = 3,98 Å, C = 4,32 Å[2]
asymetrický 3krát (silně zkreslený osmistěn)
Nebezpečí
Hlavní nebezpečíDráždivý
Související sloučeniny
jiný anionty
Oxid cínatý
Cínový selenid
Cín telurid
jiný kationty
Uhlík monosulfid
Křemík monosulfid
Germanium monosulfid
Sulfid olovnatý (II)
Související sloučeniny
Sulfid cínatý
Tributylcínsulfid
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒N ověřit (co je šekY☒N ?)
Reference Infoboxu

Sulfid cínatý je chemická sloučenina z cín a síra. Chemický vzorec je SnS. Jeho přirozený výskyt se týká herzenbergitu (α-SnS), vzácného minerálu. Při zvýšených teplotách nad 905 K prochází SnS fázovým přechodem druhého řádu na β-SnS (vesmírná skupina: Cmcm, č. 63).[3] v posledních letech se ukázalo, že existuje nový polymorf SnS založený na kubickém krystalovém systému, známý jako π-SnS (vesmírná skupina: P213, č. 198).[4][5]

Syntéza

Sulfid cínatý lze připravit reakcí cínu se sírou, nebo chlorid cínatý s sirovodík.

Sn + S → SnS
SnCl2 + H2S → SnS + 2 HCl

Vlastnosti

Sulfid cínatý je tmavě hnědá nebo černá pevná látka, nerozpustný ve vodě, ale rozpustný v koncentrované formě kyselina chlorovodíková. Sulfid cínatý je nerozpustný v (NH4)2S. Má strukturu vrstev podobnou struktuře černého fosforu.[6] Podle černého fosforu může být sulfid cínatý ultrazvukem odlupován v kapalinách za vzniku atomově tenkých polovodičových desek SnS, které mají ve srovnání s objemovým krystalem širší mezeru optického pásma (> 1,5 eV).[7]

Fotovoltaické aplikace

Cín (II) sulfid je zajímavým potenciálním kandidátem pro další generaci tenkovrstvé solární články. V současné době oba telurid kademnatý a CIGS (měď selenid india galia ) se používají jako absorpční vrstvy typu p, ale jsou formulovány z toxických, vzácných složek.[8] Naproti tomu cín (II) sulfid je tvořen z levných prvků bohatých na Zemi a je netoxický. Tento materiál má také vysoký optický absorpční koeficient, vodivost typu p a střední rozsah přímá mezera v pásmu 1,3-1,4 eV, požadované elektronické vlastnosti pro tento typ absorpční vrstvy.[9] Na základě podrobného výpočtu zůstatku pomocí materiálového pásma, účinnost přeměny energie solárního článku využívajícího vrstvu absorbéru sulfidu cínatého může být až 32%, což je srovnatelné s krystalickým křemíkem.[10] Nakonec je sulfid cínatý stabilní za alkalických i kyselých podmínek.[11] Všechny výše uvedené vlastnosti naznačují, že sulfid cínatý jako zajímavý materiál je používán jako absorpční vrstva solárních článků.

V současné době jsou tenké vrstvy sulfidu cínatého pro použití ve fotovoltaických článcích stále ve fázi výzkumu vývoje s účinností přeměny energie v současné době nižší než 5%.[12] Mezi bariéry pro použití patří nízké napětí v otevřeném obvodu a neschopnost realizovat mnoho z výše uvedených vlastností v důsledku výzev při výrobě, ale sulfid cínatý stále zůstává slibným materiálem, pokud budou tyto technické problémy překonány.[10]

Reference

  1. ^ Záznam o Sulfid cínatý v databázi látek GESTIS Institut pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci, zpřístupněno 4. 4. 2007.
  2. ^ del Bucchia, S .; Jumas, J.C .; Maurin, M. (1981). „Contribution a l'etude de composes sulfures d'etain (II): Affinement de la structure de Sn S“. Acta Crystallogr. B. 37 (10): 1903. doi:10,1107 / s0567740881007528.
  3. ^ Wiedemeier, Heribert; von Schnering, Hans Georg (01.01.1978). „Upřesnění struktur GeS, GeSe, SnS a SnSe: Zeitschrift für Kristallographie“. Zeitschrift für Kristallographie. 148 (3–4): 295–303. doi:10.1524 / zkri.1978.148.3-4.295.
  4. ^ Rabkin, Alexander; Samuha, Shmuel; Abutbul, Ran E .; Ezersky, Vladimir; Meshi, Louisa; Golan, Yuval (2015-03-11). "Nové nanokrystalické materiály: dříve neznámá jednoduchá kubická fáze v binárním systému SnS". Nano dopisy. 15 (3): 2174–2179. doi:10,1021 / acs.nanolett.5b00209. ISSN  1530-6984. PMID  25710674.
  5. ^ Abutbul, R.E .; Segev, E .; Zeiri, L .; Ezersky, V .; Makov, G .; Golan, Y. (2016-01-12). „Syntéza a vlastnosti nanokrystalického π-SnS - nová kubická fáze sulfidu cínu“. RSC zálohy. 6 (7): 5848–5855. doi:10.1039 / c5ra23092f. ISSN  2046-2069.
  6. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemie prvků (2. vyd.). Butterworth-Heinemann. p. 1233. ISBN  978-0-08-037941-8.
  7. ^ Brent; et al. (2015). „Nanosety cínu (II) sulfidu (SnS) při exfoliaci herzenbergitu v kapalné fázi: IV – VI hlavní skupina dvourozměrné atomové krystaly“. J. Am. Chem. Soc. 137 (39): 12689–12696. doi:10.1021 / jacs.5b08236. PMID  26352047.
  8. ^ Ginley, D .; Green, M.A. (2008). „Konverze sluneční energie na 1 terawatt“. Bulletin MRS. 33 (4): 355–364. doi:10.1557 / mrs2008.71.
  9. ^ Andrade-Arvizu, Jacob A .; Courel-Piedrahita, Maykel; Vigil-Galán, Osvaldo (2015-04-14). „Tenkovrstvé solární články na bázi SnS: perspektivy za posledních 25 let“. Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 26 (7): 4541–4556. doi:10.1007 / s10854-015-3050-z. ISSN  0957-4522. S2CID  137524157.
  10. ^ A b Nair, P. K.; Garcia-Angelmo, A. R .; Nair, M. T. S. (01.01.2016). „Kubické a ortorombické absorbéry tenkého filmu SnS pro solární články na bázi sulfidu cínu“. Physica Status Solidi A. 213 (1): 170–177. doi:10.1002 / pssa.201532426. ISSN  1862-6319.
  11. ^ Seděl na.; Ichimura, E. (2003). "Charakterizace elektrických vlastností tenkých vrstev SnS připravených metodou elektrochemické depozice". Sborník z 3. světové konference o přeměně fotovoltaické energie. A.
  12. ^ Jaramillo, R .; Steinmann, V .; Yang, C .; Chakraborty, R .; Poindexter, J. R. (2015). „Vytváření rekordních solárních článků SnS tepelným odpařováním a depozicí atomové vrstvy“. J. Vis. Exp. (99): e52705. doi:10.3791/52705. PMC  4542955. PMID  26067454.