硫化锌

概述

硫化锌是由硫和锌构成的Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料。分子式为ZnS，分子量为97.45，熔点为1020℃(15MPa)，白色晶体，晶格常数为0.547nm，六角晶型，密度为4.08g/cm3。几乎不溶于水，但可溶于酸。在潮湿的空气中长期放置会转化成硫酸锌。禁带宽度为3.6eV，是Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料中最宽的。因此可以制成蓝色发光管。粉末状的硫化锌是最重要的场致发光材料、光荧光材料，用于制备显像管的荧光屏、记分牌显示器等。它还是红外光学材料中的窗口材料、镀膜材料。荧光粉用的硫化锌大多采用溶液法制成，它的特点是产量大、成本低。用元素直接经气相合成的高纯硫化锌呈针状结晶，用来制备高性能的镀膜材料和单晶原料。用高压单晶炉和化学气相输运法(CVD)可以生长硫化锌单晶。用热压成型法和CVD法可以制备光学材料用硫化锌片，广泛地用在激光器的窗口材料中。近年来，制备硫化锌薄膜材料大多采用金属有机化学气相沉积法，因生长温度低，生成的薄膜完整性好，缺陷少，易于制备异质结光电子器件。

理化性质

硫化锌，化学式ZnS。Zn，S间化学键性质偏向共价键型。晶体有3种不同构型：低温型，即闪锌矿结构，自然界大量存在，无色立方晶体，Zn，S配位数均为4，相对密度为4.10，在1020℃时转为高温型;高温型，即纤维锌矿结构，无色六方晶体，Zn，S配位数均为4，相对密度为3.98，熔点约为1700℃，是硫化锌高温稳定结构;高压型，即氯化钠结构，Zn，S配位数均为6，相对密度为5.21。还有含水化合物ZnS·H2O，为白色粉末，相对密度为3.98，熔点为1049℃。硫化锌不溶于水和稀碱，也不溶于醋酸，但易溶于盐酸等低浓度强酸，放出硫化氢。硫化锌的溶度积和氢硫酸的K1·K2值相近，故在稀酸中存在下列平衡：Zn2++H2S=2H++ZnS可见，在强酸性的锌盐溶液中，通入硫化氢气体，得不到硫化锌沉淀。在锌盐溶液中，通入硫化氢气体，可以得到硫化锌沉淀，但沉淀不完全。用硫化铵溶液作为沉淀剂，可使锌盐溶液中锌离子完全沉淀成硫化锌，因硫化铵溶液显碱性，可减少体系酸度。工业上用上述方法制取，需在隔绝空气情况下操作。白色硫化锌见光变暗，在空气中易被氧化成硫酸锌。硫化锌本身或与氧化锌混合可用做白色油漆颜料。纯的硫化锌并不发光，若在硫化锌晶体中加入微量的锰、铜、银做活化剂，经光照射后，可发出不同颜色的萤光，被称做萤光粉，用于制作萤光屏、发光油漆。硫化锌还用于制革、搪瓷、橡胶、染料等工业。

毒性

此品有腐蚀性。有毒。能刺激皮肤。操作人员要穿工作服、戴防护用品。车间通风要良好。化学性质该产品有两种晶型。Α型硫化锌是无色六方结晶粉末或白色至灰白色或淡黄色粉末。相对密度4.087。熔点1700℃。导热系数25.1w/(m?K)，热膨胀系数(体积)：100℃，0.163；200℃，0.395；400℃，0.919；800℃，2.146。Β型硫化锌为立方结晶。白色至灰白色或黄色粉末。相对密度4.102，熔点l700℃。热膨胀系数(体积)：100℃，0.156；200℃，0.386；400℃，0.898；800℃，1.996。在空气中能缓慢氧化成硫酸盐。晶型转变温度1020℃。溶于稀无机酸。不溶于水。

用途

用作分析试剂、荧光粉的基质，也用于染料和固化油的制造用途硫化锌（ZnS）广泛应用于制作红外窗口、整流罩和红外光学元件，具有纯度高、不溶于水、密度适中、易于加工等特点。硫化锌（ZnS）具有良好的折射率均匀性和一致性，8-12μm波段范围内，具有很好的图像传输性能，但在10um后有部分开始吸收。在中红外波段透过率较高，伴随着波长的变短，吸收和散射增强。硫化锌（ZnS）的抗恶劣环境的能力强，硬度高、断裂强度是硒化锌（ZnSe）的两倍。