Fosfid zinečnatý - Zinc phosphide

Fosfid zinečnatý[1]
Fosfid zinečnatý
Jména
Ostatní jména
trizink difosfid
Identifikátory
3D model (JSmol )
ChemSpider
Informační karta ECHA100.013.859 Upravte to na Wikidata
Číslo ES
  • 234-867-3
UNII
Vlastnosti
Zn3P2
Molární hmotnost258,12 g / mol
Vzhledtmavě šedá
Zápachcharakteristický[2]
Hustota4,55 g / cm3
Bod tání 1160 ° C (2120 ° F; 1430 K)
reaguje
Rozpustnostnerozpustný v ethanol, rozpustný v benzen, reaguje s kyseliny
Mezera v pásmu1,4-1,6 eV (přímý)[3]
Struktura
Čtyřúhelníkový, tP40
P42/ nmc, č. 137
A = 8,0785 Å, C = 11,3966 Å[4]
8
Nebezpečí
Bezpečnostní listThermoFisher Scientific, revidováno 02/2020[2]
Piktogramy GHSGHS02: HořlavýGHS06: Toxický[2]
Signální slovo GHSNebezpečí
H260, H300
P223, P231 + 232, P264, P270, P280, P301 + 310, P321, P330, P335 + 334, P370 + 378, P402 + 404, P405, P501
Požití nebezpečíSmrtelný, akutně toxický
Inhalace nebezpečíVysoký
NFPA 704 (ohnivý diamant)
Smrtelná dávka nebo koncentrace (LD, LC):
Ústní
42,6 mg / kg (krysa)
12 mg / kg (krysa)
Kožní
1123 mg / kg (krysa)
2000 mg / kg (králík)[2]
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

Fosfid zinečnatý (Zn3P2 ) je anorganické chemická sloučenina. Je to šedá pevná látka, i když komerční vzorky jsou často tmavé nebo dokonce černé. Používá se jako rodenticid.[5] Zn3P2 je II-V polovodič s přímým odstupem pásma 1,5 eV[6] a může mít aplikace v fotovoltaické články.[7] Druhá sloučenina existuje v systému zinek-fosfor, difosfid zinečnatý (ZnP2).

Syntéza a reakce

Fosfid zinečnatý lze připravit reakcí zinek s fosfor; u kritických aplikací však další zpracování k odebrání arsen mohou být potřebné sloučeniny.[8]

3 Zn + 2 P → Zn3P2

Další způsob přípravy zahrnuje reakci tri-n-oktylfosfinu s dimethylzinek.[9]

Fosfid zinečnatý reaguje s vodou za vzniku fosfin (PH3) a hydroxid zinečnatý (Zn (OH)2):

Zn3P2 + 6 hodin2O → 2 PH3 + 3 Zn (OH)2

Struktura

Zn3P2 má pokojovou teplotu čtyřúhelníkový formulář, který se převede na a krychlový tvoří při asi 845 ° C.[10] Ve formě teploty místnosti existují diskrétní atomy P, atomy zinku jsou čtyřboká koordinována a fosfor šest souřadnic, přičemž atomy zinku jsou na 6 vrcholech zkreslené krychle.[11].

Krystalická struktura fosfidu zinečnatého je velmi podobná struktuře arsenid kademnatý (Cd3Tak jako2), arsenid zinečnatý (Zn3Tak jako2) a fosfid kademnatý (Cd3P2). Tyto sloučeniny Kvartérní systém Zn-Cd-P-As vykazují plné kontinuální pevné řešení.[12]

Aplikace

Fotovoltaika

Fosfid zinečnatý je ideálním kandidátem na tenkovrstvé fotovoltaické aplikace, protože má silnou optickou absorpci a téměř ideální mezeru v pásmu (1,5 eV). Kromě toho se zinek i fosfor hojně vyskytují v zemské kůře, což znamená, že náklady na extrakci materiálu jsou nízké ve srovnání s náklady na jiné tenké vrstvy fotovoltaika. Zinek i fosfor jsou také netoxické, což neplatí pro ostatní běžná komerční tenkovrstvá fotovoltaika, jako je telurid kademnatý.[13]

Vědci z University of Alberta jako první úspěšně syntetizovali koloidní fosfid zinečnatý. Před tím byli vědci schopni vytvářet efektivní solární články z objemového fosfidu zinečnatého, ale jejich výroba vyžadovala teploty vyšší než 850 ° C nebo komplikované metody vakuového nanášení. Naproti tomu koloidní fosfid zinečnatý nanočástice, obsažený v „inkoustu“ z fosfidu zinečnatého, umožňuje levnou a snadnou výrobu ve velkém měřítku pomocí štěrbinového nanášení nebo stříkání.[14]

Testování a vývoj těchto tenkých vrstev fosfidu zinečnatého je stále v raných fázích, ale časné výsledky byly pozitivní. Prototypová heterojunkční zařízení vyrobená z inkoustu nanočástic fosfidu zinečnatého vykazovala opravný poměr 600 a fotocitlivost s poměrem zapnutí / vypnutí téměř 100. To jsou obě přijatelné měřítka vhodnosti pro solární články. Před komercializací je ještě třeba vyvinout optimalizaci tvorby inkoustu nanočástic a architektury zařízení, ale komerční nastříkání solárních článků na bázi fosfidu zinečnatého může být možné do deseti let.[15]

Hubení škůdců

Rodenticid

Fosfidy kovů byly použity jako rodenticidy. Tam, kde ji mohou hlodavci jíst, se ponechá směs potravy a fosfidu zinečnatého. Kyselina v zažívacím systému hlodavce reaguje s fosfidem za vzniku toxického plynného fosfinu. Tato metoda kontroly škůdců je možná použití v místech, kde jsou hlodavci imunní vůči jiným běžným jedům. Jiné pesticidy podobné fosfidu zinečnatému jsou fosfid hlinitý a fosfid vápenatý.

Fosfid zinečnatý se obvykle přidává do návnad pro hlodavce v množství kolem 0,75-2%. Takové návnady jsou silné, štiplavé česnek - podobný zápach charakteristický pro fosfin uvolněný hydrolýza. Vůně přitahuje hlodavce, ale na ostatní zvířata působí odpudivě; Nicméně, zejména ptáci divoké krůty, nejsou citliví na vůni. Návnady musí obsahovat dostatečné množství fosfidu zinečnatého v dostatečně atraktivním krmivu, aby hlodavce zabily v jedné porci; subletální dávka může způsobit averzi vůči návnadám s fosfidem zinečnatým, se kterými se v budoucnu setkají přeživší hlodavci.

Fosfid zinku rodenticidního původu obvykle přichází jako černý prášek obsahující 75% fosfidu zinečnatého a 25% vinan antimonitý draselný, an dávivý při náhodném požití materiálu lidmi nebo domácími zvířaty způsobit zvracení. Je však stále účinný proti potkanům, myším, morčatům a králíkům, z nichž žádný nemá zvracení.[16]

Hubení škůdců na Novém Zélandu

Nový Zéland Úřad pro ochranu životního prostředí schválila dovoz a výrobu mikroenkapsulovaného fosfidu zinečnatého (pasty MZP) pro pozemní kontrolu vačice. Žádost podala společnost Pest Tech Limited s podporou společnosti Connovation Ltd, Lincoln University a Rada pro zdraví zvířat. V určitých situacích bude použit jako další jed obratlovců. Na rozdíl od 1080 jed, nelze jej použít pro leteckou aplikaci.[17]

Bezpečnost

Fosfid zinečnatý je vysoce toxický, zejména při požití nebo vdechnutí. Důvodem jeho toxicity je obvykle uvolňování sloučenin fosforu fosfin, když reaguje s vodou a kyselinami. Fosfin je velmi toxický a se stopovým množstvím P2H4, samozápalný. Fosfin je také hustší než vzduch a bez dostatečného množství může zůstat blízko země větrání.

Reference

  1. ^ Lide, David R. (1998). Příručka chemie a fyziky (87 ed.). Boca Raton, FL: CRC Press. str. 4–100. ISBN  0-8493-0594-2.
  2. ^ A b C d E „Bezpečnostní list ThermoFisher Scientific“. fishersci.com. Thermo Fisher Scientific. 2020-02-21. Citováno 2020-11-02.
  3. ^ Teng, F .; Hu, K .; Ouyang, W .; Fang, X. „Fotoelektrické detektory založené na anorganických polovodičových materiálech typu p“. Pokročilé materiály: 1706262. doi:10.1002 / adma.201706262.
  4. ^ Zanin, I.E .; Aleinikova, K. B .; Afanasiev, M. M .; Antipin, M. Yu. (2004). "Struktura Zn3P2". Journal of Structural Chemistry. 45 (5): 844–848. doi:10.1007 / s10947-005-0067-9.
  5. ^ Bettermann, G .; Krause, W .; Riess, G .; Hofmann, T. (2002). "Sloučeniny fosforu, anorganické". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002 / 14356007.a19_527. ISBN  3527306730.
  6. ^ Kimball, Gregory M .; Müller, Astrid M .; Lewis, Nathan S .; Atwater, Harry A. (2009). „Měření energetické mezery a difúzní délky Zn [sub 3] P [sub 2] na základě fotoluminiscence (PDF). Aplikovaná fyzikální písmena. 95 (11): 112103. doi:10.1063/1.3225151. ISSN  0003-6951.
  7. ^ Specialist Periodical Reports, Photochemistry, 1981, Royal Society of Chemistry, ISBN  9780851860954
  8. ^ F. Wagenknecht a R. Juza „Fosfidy zinku“ v Handbook of Preparative Anorganic Chemistry, 2. vyd. Edited by G. Brauer, Academic Press, 1963, NY. Sv. 1. str. 1080-1.
  9. ^ Luber, Erik J .; Mobarok, Md Hosnay; Buriak, Jillian M. (2013). „Solution-Processed Zinc Phosphide (α-Zn3P2) Coloid Semiconduction Nanocrystals for Thin Film Photovoltaic Applications“. ACS Nano. 7 (9): 8136–8146. doi:10.1021 / nn4034234. ISSN  1936-0851.
  10. ^ Evgeniĭ I︠U︡rʹevich Tonkov, 1992, High Pressure Phase Transformations: A Handbook, Vol 2, Gordon and Breach Science Publishers, ISBN  9782881247590
  11. ^ Wells A.F. (1984) Strukturní anorganická chemie 5. vydání Oxford Science Publications ISBN  0-19-855370-6
  12. ^ Trukhan, V. M .; Izotov, A. D .; Shoukavaya, T. V. (2014). "Sloučeniny a tuhá řešení systému Zn-Cd-P-As v polovodičové elektronice". Anorganické materiály. 50 (9): 868–873. doi:10.1134 / S0020168514090143.
  13. ^ Luber, Erik J. (2013). „Roztokem zpracovaný fosfid zinečnatý (α-Zn 3 P 2) koloidní polovodičové nanokrystaly pro fotovoltaické aplikace na tenkém filmu“. ACS Nano. 7 (9): 8136–8146. doi:10.1021 / nn4034234.
  14. ^ http://nanotechweb.org/cws/article/tech/54627
  15. ^ http://www.solarnovus.com/zinc-phosphide-nonocrystals-for-spray-on-solar-thin-films_N7005.html
  16. ^ „Proč krysy nemohou zvracet“. Ratbehavior.org. Citováno 2013-08-17.
  17. ^ Úřad pro řízení rizik v oblasti životního prostředí na Novém Zélandu. „Jed škůdcem fosfidu zinečnatého schválen s kontrolou“. Citováno 2011-08-14.

externí odkazy