Олова (II) , сульфид представляет собой химическое соединение из олова и серы . Химическая формула - SnS. В природе встречается герценбергит (α-SnS), редкий минерал. При повышенных температурах выше 905 К SnS претерпевает фазовый переход второго рода в β-SnS (пространственная группа: Cmcm, № 63). [3] в последние годы стало очевидным, что существует новый полиморф SnS, основанный на кубической кристаллической системе, известный как π-SnS (пространственная группа: P2 1 3, № 198). [4] [5]
Имена | |
---|---|
Название ИЮПАК Сульфид олова (II) | |
Другие названия Моносульфид олова Герценбергит | |
Идентификаторы | |
| |
3D модель ( JSmol ) | |
ECHA InfoCard | 100,013,863 |
Номер ЕС |
|
PubChem CID | |
UNII | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| |
| |
Характеристики | |
SnS | |
Молярная масса | 150,775 г / моль |
Появление | темно-коричневое твердое вещество |
Плотность | 5,22 г / см 3 |
Температура плавления | 882 ° С (1620 ° F, 1155 К) |
Точка кипения | около 1230 ˚C |
Нерастворимый | |
Состав | |
Тип GeS (ромбический), oP8 | |
ПНМА, № 62 | |
a = 11,18 Å, b = 3,98 Å, c = 4,32 Å [2] | |
асимметричный 3-х кратный (сильно искаженный октаэдрический) | |
Опасности | |
Основные опасности | Раздражающий |
Родственные соединения | |
Другие анионы | Оксид олова (II) Селенид олова Теллурид олова |
Другие катионы | Моносульфид углерода Моносульфид кремния Моносульфид германия Сульфид свинца (II) |
Родственные соединения | Сульфид олова (IV) Сульфид трибутилолова |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
проверить ( что есть ?) | |
Ссылки на инфобоксы | |
Синтез
Сульфид олова (II) может быть получен реакцией олова с серой или хлорида олова (II) с сероводородом .
- Sn + S → SnS
- SnCl 2 + H 2 S → SnS + 2 HCl
Характеристики
Сульфид олова (II) представляет собой твердое вещество темно-коричневого или черного цвета, не растворимое в воде, но растворимое в концентрированной соляной кислоте . Сульфид олова (II) не растворяется в (NH 4 ) 2 S. Он имеет слоистую структуру, аналогичную структуре черного фосфора. [6] Что касается черного фосфора, сульфид олова (II) может быть расслоен ультразвуком в жидкостях для получения атомарно тонких полупроводниковых листов SnS, которые имеют более широкую оптическую запрещенную зону (> 1,5 эВ) по сравнению с массивным кристаллом. [7]
Фотоэлектрические приложения
Сульфид олова (II) - интересный потенциальный кандидат для тонкопленочных солнечных элементов следующего поколения . В настоящее время как теллурид кадмия , так и CIGS ( селенид меди, индия, галлия ) используются в качестве абсорбирующих слоев p-типа, но они состоят из токсичных и дефицитных компонентов. [8] Сульфид олова (II), напротив, образуется из дешевых, богатых землей элементов и нетоксичен. Этот материал также имеет высокий коэффициент оптического поглощения, проводимость p-типа и прямую запрещенную зону в среднем диапазоне 1,3–1,4 эВ, необходимые электронные свойства для этого типа слоя поглотителя. [9] Основываясь на подробном расчете баланса с использованием ширины запрещенной зоны материала, эффективность преобразования энергии солнечного элемента, использующего слой поглотителя сульфида олова (II), может достигать 32%, что сопоставимо с кристаллическим кремнием. [10] Наконец, сульфид олова (II) стабилен как в щелочных, так и в кислых условиях. [11] Все вышеупомянутые характеристики указывают на то, что сульфид олова (II) является интересным материалом для использования в качестве слоя поглотителя солнечных элементов.
В настоящее время тонкие пленки сульфида олова (II) для использования в фотоэлектрических элементах все еще находятся на стадии исследований, при этом эффективность преобразования энергии в настоящее время составляет менее 5%. [12] Препятствия для использования включают низкое напряжение холостого хода и невозможность реализовать многие из вышеперечисленных свойств из-за проблем при производстве, но сульфид олова (II) по-прежнему остается многообещающим материалом, если эти технические проблемы будут преодолены. [10]
Рекомендации
- ^ Запись сульфида олова (II) в базе данных веществ GESTIS Института безопасности и гигиены труда , доступ 4/9/2007.
- ^ дель Bucchia, S .; Jumas, JC; Маурин, М. (1981). «Вклад в состав этюдов серы (II): аффинимент структуры Sn S». Acta Crystallogr. B . 37 (10): 1903. DOI : 10,1107 / s0567740881007528 .
- ^ Видемайер, Хериберт; фон Шнеринг, Ханс Георг (1978-01-01). «Уточнение структур GeS, GeSe, SnS и SnSe: Zeitschrift für Kristallographie». Zeitschrift für Kristallographie . 148 (3–4): 295–303. DOI : 10.1524 / zkri.1978.148.3-4.295 .
- ^ Рабкин, Александр; Самуха, Шмуэль; Abutbul, Ran E .; Езерский, Владимир; Меши, Луиза; Голан, Юваль (2015-03-11). «Новые нанокристаллические материалы: ранее неизвестная простая кубическая фаза в двойной системе SnS». Нано-буквы . 15 (3): 2174–2179. DOI : 10.1021 / acs.nanolett.5b00209 . ISSN 1530-6984 . PMID 25710674 .
- ^ Abutbul, RE; Сегев, Э .; Zeiri, L .; Езерский, В .; Маков, Г .; Голан, Ю. (12 января 2016 г.). «Синтез и свойства нанокристаллического π-SnS - новой кубической фазы сульфида олова». RSC Advances . 6 (7): 5848–5855. DOI : 10.1039 / c5ra23092f . ISSN 2046-2069 .
- ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 1233. ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ Брент; и другие. (2015). "Нанолисты сульфида олова (II) (SnS) жидкофазным расслоением герценбергита: двумерные атомные кристаллы основной группы IV – VI" . Варенье. Chem. Soc . 137 (39): 12689–12696. DOI : 10.1021 / jacs.5b08236 . PMID 26352047 .
- ^ Ginley, D .; Грин, Массачусетс (2008). «Преобразование солнечной энергии в 1 тераватт» . Бюллетень МИССИС . 33 (4): 355–364. DOI : 10.1557 / mrs2008.71 .
- ^ Андраде-Арвизу, Джейкоб А .; Курель-Пьедрахита, Майкель; Виджил-Галан, Освальдо (14 апреля 2015 г.). «Тонкопленочные солнечные элементы на основе SnS: перспективы за последние 25 лет». Журнал материаловедения: материалы в электронике . 26 (7): 4541–4556. DOI : 10.1007 / s10854-015-3050-Z . ISSN 0957-4522 . S2CID 137524157 .
- ^ а б Наир, ПК; Гарсия-Ангельмо, Арканзас; Наир, МТС (01.01.2016). «Кубические и ромбические тонкопленочные поглотители из SnS для солнечных элементов из сульфида олова». Physica Status Solidi . 213 (1): 170–177. DOI : 10.1002 / pssa.201532426 . ISSN 1862-6319 .
- ^ Сел на.; Ичимура, Э. (2003). «Характеристика электрических свойств тонких пленок SnS, полученных методом электрохимического осаждения». Труды 3-й Всемирной конференции по преобразованию фотоэлектрической энергии . .
- ^ Jaramillo, R .; Steinmann, V .; Ян, С .; Чакраборти, Р .; Пойндекстер, младший (2015). «Создание солнечных элементов из SnS с рекордной эффективностью с помощью термического испарения и осаждения атомных слоев» . J. Vis. Exp. (99): e52705. DOI : 10.3791 / 52705 . PMC 4542955 . PMID 26067454 .