Siarczek cyny (II) - Tin(II) sulfide

Siarczek cyny (II)
Nazwy
Nazwa IUPAC
Siarczek cyny (II)
Inne nazwy
Identyfikatory
Model 3D ( JSmol )
Karta informacyjna ECHA 100.013.863 Edytuj to w Wikidata
Numer WE
UNII
  • InChI = 1S / S.Sn
  • S = [Sn]
Nieruchomości
SnS
Masa cząsteczkowa 150,775 g / mol
Wygląd ciemnobrązowe ciało stałe
Gęstość 5,22 g / cm 3
Temperatura topnienia 882 ° C (1620 ° F, 1155 K)
Temperatura wrzenia około 1230 ˚C
Nierozpuszczalny
Struktura
Typ GeS (rombowy), oP8
Pnma, nr 62
a  = 11,18 A, b  = 3,98 A, c  = 4,32 A
asymetryczny 3-krotny (mocno zniekształcona ośmiościenna)
Zagrożenia
Główne zagrożenia Drażniący
Związki pokrewne
Tlenek cyny (II)
Selenek
cyny Tellurku cyny
Monosiarczek węgla Monosiarczek
krzemu Monosiarczek
germanu
Siarczek ołowiu (II)
Związki pokrewne
Siarczek cyny (IV) Siarczek
tributylocyny
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w ich stanie standardowym (przy 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒ N   zweryfikować  ( co to jest    ?) czek Y ☒ N
Referencje Infobox

Cyny (II), siarczek jest związek chemiczny z cyny i siarki . Wzór chemiczny to SnS. Jego naturalne występowanie dotyczy rzadkiego minerału herzenbergitu (α-SnS). W podwyższonych temperaturach powyżej 905 K, SnS ulega przemianie fazowej drugiego rzędu w β-SnS (grupa przestrzenna: Cmcm, nr 63). w ostatnich latach stało się oczywiste, że istnieje nowy polimorf SnS oparty na sześciennym układzie kryształów, znany jako π-SnS (grupa przestrzenna: P2 1 3, nr 198).

Synteza

Siarczek cyny (II) można otrzymać w reakcji cyny z siarką lub chlorku cyny (II) z siarkowodorem .

Sn + S → SnS
SnCl 2 + H 2 S → SnS + 2 HCl

Nieruchomości

Siarczek cyny (II) jest ciemnobrązową lub czarną substancją stałą, nierozpuszczalną w wodzie, ale rozpuszczalną w stężonym kwasie solnym . Siarczek cyny (II) jest nierozpuszczalny w (NH 4 ) 2 S. Ma strukturę warstwową podobną do fosforu czarnego. Podobnie jak w przypadku czarnego fosforu, siarczek cyny (II) może być usuwany ultradźwiękowo w cieczach w celu wytworzenia atomowo cienkich półprzewodnikowych arkuszy SnS, które mają szerszą optyczną przerwę energetyczną (> 1,5 eV) w porównaniu z masą kryształu.

Zastosowania fotowoltaiczne

Siarczek cyny (II) jest interesującym potencjalnym kandydatem na cienkowarstwowe ogniwa słoneczne nowej generacji . Obecnie zarówno tellurek kadmu , jak i CIGS ( selenek miedziowo-indowo-galowy ) są stosowane jako warstwy absorbera typu p, ale są one formułowane z toksycznych, rzadkich składników. Natomiast siarczek cyny (II) powstaje z tanich pierwiastków występujących w dużej ilości w ziemi i jest nietoksyczny. Materiał ten ma również wysoki współczynnik absorpcji optycznej, przewodnictwo typu p i średni zakres bezpośredniego pasma wzbronionego 1,3-1,4 eV, wymagane właściwości elektroniczne dla tego typu warstwy absorbera. Opierając się na szczegółowym wyliczeniu bilansu z wykorzystaniem przerwy wzbronionej materiałowej, sprawność konwersji mocy ogniwa słonecznego wykorzystującego warstwę absorbera siarczku cyny (II) może wynosić nawet 32%, co jest porównywalne z krystalicznym krzemem. Wreszcie siarczek cyny (II) jest stabilny zarówno w środowisku zasadowym, jak i kwaśnym. Wszystkie wyżej wymienione cechy sugerują, że siarczek cyny (II) jest interesującym materiałem do zastosowania jako warstwa absorbera ogniwa słonecznego.

Obecnie cienkie warstwy siarczku cyny (II) do stosowania w ogniwach fotowoltaicznych są nadal w fazie badawczej rozwoju, a sprawność konwersji energii jest obecnie mniejsza niż 5%. Przeszkody w zastosowaniu obejmują niskie napięcie w obwodzie otwartym i niemożność zrealizowania wielu z powyższych właściwości ze względu na wyzwania w produkcji, ale siarczek cyny (II) nadal pozostaje obiecującym materiałem, jeśli te techniczne wyzwania zostaną przezwyciężone.

Bibliografia

  1. ^ Record of Tin (II) sulfide in the GESTIS Substance Database of the Institute for Occupational Safety and Health , dostęp dnia 4/9/2007.
  2. ^ del Bucchia, S .; Jumas, JC; Maurin, M. (1981). „Contribution a l'etude de composes sulphures 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). „Udoskonalenie struktur GeS, GeSe, SnS i SnSe: Zeitschrift für Kristallographie”. Zeitschrift für Kristallographie . 148 (3–4): 295–303. doi : 10.1524 / zkri.1978.148.3-4.295 .
  4. ^ Rabkin, Aleksander; Samuha, Shmuel; Abutbul, Ran E .; Ezersky, Vladimir; Meshi, Louisa; Golan, Yuval (11.03.2015). „Nowe materiały nanokrystaliczne: wcześniej nieznana prosta faza sześcienna w układzie binarnym SnS”. Nano Letters . 15 (3): 2174–2179. doi : 10.1021 / acs.nanolett.5b00209 . ISSN   1530-6984 . PMID   25710674 .
  5. ^ Abutbul, RE; Segev, E .; Zeiri, L .; Ezersky, V .; Makov, G .; Golan, Y. (12.01.2016). „Synteza i właściwości nanokrystalicznego π-SnS - nowej fazy regularnej siarczku cyny”. RSC Advances . 6 (7): 5848–5855. doi : 10.1039 / c5ra23092f . ISSN   2046-2069 .
  6. ^ Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann . p. 1233. ISBN   978-0-08-037941-8 .
  7. ^ Brent; et al. (2015). „Nanosachki siarczku cyny (II) (SnS) przez eksfoliację herzenbergitu w fazie ciekłej: dwuwymiarowe kryształy atomowe grupy głównej IV – VI” . J. Am. Chem. Soc . 137 (39): 12689-12696. doi : 10.1021 / jacs.5b08236 . PMID   26352047 .
  8. ^ Ginley, D .; Zielony, MA (2008). „Konwersja energii słonecznej w kierunku 1 terawata” . Biuletyn MRS . 33 (4): 355–364. doi : 10.1557 / mrs2008.71 .
  9. ^ Andrade-Arvizu, Jacob A .; Courel-Piedrahita, Maykel; Vigil-Galán, Osvaldo (14.04.2015). „Cienkowarstwowe ogniwa słoneczne na bazie SnS: perspektywy na przestrzeni ostatnich 25 lat”. 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, PK; Garcia-Angelmo, AR; Nair, MTS (01.01.2016). „Sześcienne i rombowe cienkowarstwowe absorbery SnS do ogniw słonecznych z siarczku cyny”. Physica Stan szelągów . 213 (1): 170–177. doi : 10.1002 / pssa.201532426 . ISSN   1862-6319 .
  11. ^ Sato, N .; Ichimura, E. (2003). „Charakterystyka właściwości elektrycznych cienkich warstw SnS otrzymanych metodą osadzania elektrochemicznego”. Materiały z III Światowej Konferencji Przemiany Energii Fotowoltaicznej . .
  12. ^ Jaramillo, R .; Steinmann, V .; Yang, C .; Chakraborty, R .; Poindexter, JR (2015). „Tworzenie rekordowo wydajnych ogniw słonecznych SnS poprzez parowanie termiczne i osadzanie warstw atomowych” . J. Vis. Exp. (99): e52705. doi : 10.3791 / 52705 . PMC   4542955 . PMID   26067454 .