Селенид кадмия - Cadmium selenide

Селенид кадмия
Элементарная ячейка, шар и стержневая модель селенида кадмия
Образец нанокристаллического селенида кадмия во флаконе
Имена
Название ИЮПАК
Селанилиденкадмий
Другие имена
Селенид кадмия (2+) Селенид
кадмия (II)
, кадмозелит
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.013.772 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
13656
MeSH кадмий + селенид
Номер RTECS
UNII
Номер ООН 2570
  • InChI = 1S / Cd.Se проверитьY
    Ключ: AQCDIIAORKRFCD-UHFFFAOYSA-N проверитьY
  • InChI = 1 / Cd.Se / rCdSe / c1-2
    Ключ: AQCDIIAORKRFCD-BBSQRNTLAE
  • [Se] = [Cd]
Характеристики
Cd Se
Молярная масса 191,385  г · моль -1
Появление Черные полупрозрачные кристаллы адамантина
Запах Без запаха
Плотность 5,81 г см −3
Температура плавления 1240 ° С (2260 ° F, 1510 К)
Ширина запрещенной зоны 1,74 эВ, как для гекс. и сфалерит
2,5
Состав
Вюрцит
C 6v 4 - P 6 3 мк
Шестиугольный
Опасности
Пиктограммы GHS GHS06: Токсично GHS08: Опасность для здоровья GHS09: Опасность для окружающей среды
Сигнальное слово GHS Опасность
H301 , H312 , H331 , H373 , H410
P261 , P273 , P280 , P301 + 310 , P311 , P501
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)
 [1910.1027] TWA 0,005 мг / м 3 (как Cd)
REL (рекомендуется)
 Ca
IDLH (Непосредственная опасность)
 Ca [9 мг / м 3 (в виде Cd)]
Родственные соединения
Другие анионы
Оксид кадмия ,
сульфид кадмия ,
кадмий теллурид
Другие катионы
Селенида цинка ,
ртути (II) селенида
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверить  ( что есть   ?) проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Селенид кадмия - неорганическое соединение с формулой Cd Se . Это черный с красно-черное твердое вещество, которое классифицируется как полупроводника II-VI , в п-типа . Большая часть текущих исследований этой соли сосредоточена на ее наночастицах .

Состав

Известны три кристаллические формы CdSe, которые имеют структуру: вюрцит (гексагональный), сфалерит (кубический) и каменная соль (кубический). Структура сфалерита CdSe нестабильна и при умеренном нагревании переходит в форму вюрцита. Переход начинается примерно при 130 ° C, а при 700 ° C он завершается в течение суток. Структура каменной соли наблюдается только при высоком давлении.

Производство

Производство селенида кадмия осуществляется двумя различными способами. Получение объемного кристаллического CdSe осуществляется методом вертикального зонного плавления при высоком давлении или вертикальной зонной плавкой при высоком давлении.

Селенид кадмия также может производиться в форме наночастиц . (см. приложения для объяснения) Было разработано несколько методов производства наночастиц CdSe: задержанное осаждение в растворе, синтез в структурированных средах, высокотемпературный пиролиз, сонохимические и радиолитические методы - это лишь некоторые из них.

Изображение наночастицы CdSe с атомным разрешением.

Производство селенида кадмия путем остановленного осаждения в растворе осуществляется путем введения предшественников селенида алкилкадмия и триоктилфосфина (TOPSe) в нагретый растворитель в контролируемых условиях.

Me 2 Cd + TOPSe → CdSe + (побочные продукты)

Наночастицы CdSe могут быть модифицированы путем производства двухфазных материалов с покрытиями ZnS. Поверхности можно дополнительно модифицировать, например, меркаптоуксусной кислотой, чтобы придать растворимость.

Синтез в структурированной среде относится к производству селенида кадмия в жидких кристаллах или растворах поверхностно-активных веществ . Добавление поверхностно-активных веществ в растворы часто приводит к фазовому переходу в растворе, ведущему к жидкокристалличности. Жидкий кристалл похож на твердый кристалл тем, что раствор имеет дальний поступательный порядок. Примерами такого упорядочения являются чередующиеся слои раствора и поверхностно-активного вещества, мицеллы или даже гексагональное расположение стержней.

Синтез высокотемпературным пиролизом обычно проводят с использованием аэрозоля, содержащего смесь летучих предшественников кадмия и селена. Затем аэрозоль-предшественник проходит через печь с инертным газом, таким как водород , азот или аргон . В печи прекурсоры реагируют с образованием CdSe, а также нескольких побочных продуктов.

Наночастицы CdSe

Фотография и типичный спектр фотолюминесценции коллоидных квантовых точек CdSe, возбуждаемых УФ-светом.

Наночастицы, полученные из CdSe, размером менее 10 нм обладают свойством, известным как квантовое ограничение . Квантовое ограничение возникает, когда электроны в материале ограничены очень маленьким объемом. Квантовое ограничение зависит от размера, что означает, что свойства наночастиц CdSe настраиваются в зависимости от их размера. Одним из типов наночастиц CdSe является квантовая точка CdSe . Эта дискретизация энергетических состояний приводит к электронным переходам, которые зависят от размера квантовой точки. Квантовые точки большего размера имеют более близкие электронные состояния, чем квантовые точки меньшего размера, что означает, что энергия, необходимая для возбуждения электрона из ВЗМО в НСМО, ниже, чем тот же электронный переход в меньшей квантовой точке. Этот эффект квантового ограничения можно наблюдать как красное смещение в спектрах поглощения для нанокристаллов с большим диаметром. Эффекты квантового ограничения в квантовых точках также могут приводить к перемежаемости флуоресценции , называемой «мерцанием».

Квантовые точки CdSe используются в широком спектре приложений, включая солнечные элементы, светоизлучающие диоды и биофлуоресцентные метки. Материалы на основе CdSe также могут использоваться в биомедицинской визуализации. Ткани человека проницаемы для ближнего инфракрасного света. Путем инъекции надлежащим образом подготовленных наночастиц CdSe в поврежденную ткань можно получить изображение ткани в этих поврежденных областях.

Квантовые точки CdSe обычно состоят из ядра CdSe и лигандной оболочки. Лиганды играют важную роль в стабильности и растворимости наночастиц. Во время синтеза лиганды стабилизируют рост, предотвращая агрегацию и осаждение нанокристаллов. Эти закрывающие лиганды также влияют на электронные и оптические свойства квантовой точки, пассивируя электронные состояния поверхности. Применение, которое зависит от природы поверхностных лигандов, - это синтез тонких пленок CdSe. Плотность лигандов на поверхности и длина цепи лигандов влияют на разделение между ядрами нанокристаллов, которые, в свою очередь, влияют на укладку и проводимость . Понимание структуры поверхности квантовых точек CdSe с целью исследования уникальных свойств структуры и дальнейшей функционализации для большего разнообразия синтетических материалов требует строгого описания химии обмена лигандов на поверхности квантовой точки.

Преобладает мнение, что оксид триоктилфосфина (TOPO) или триоктилфосфин (TOP), нейтральный лиганд, полученный из обычного предшественника, используемого в синтезе точек CdSe, покрывает поверхность квантовых точек CdSe. Однако результаты недавних исследований ставят под сомнение эту модель. С помощью ЯМР было показано, что квантовые точки нестехиометрические, что означает, что отношение кадмия к селениду не равно одному. У точек CdSe есть избыток катионов кадмия на поверхности, которые могут образовывать связи с анионными частицами, такими как карбоксилатные цепи. Квантовая точка CdSe имела бы несбалансированный заряд, если бы TOPO или TOP действительно были единственным типом лиганда, связанного с точкой.

Оболочка лиганда CdSe может содержать как лиганды X-типа, которые образуют ковалентные связи с металлом, так и лиганды L-типа, которые образуют дативные связи . Было показано, что эти лиганды могут обмениваться с другими лигандами. Примерами лигандов типа X, которые были изучены в контексте химии поверхности нанокристаллов CdSe, являются сульфиды и тиоцианаты. Примерами лигандов L-типа, которые были изучены, являются амины и фосфины (см.). Сообщалось о реакции обмена лигандов, в которой трибутилфосфиновые лиганды были замещены первичными алкиламиновыми лигандами на точках CdSe с концевыми хлоридными группами. Изменения стехиометрии контролировали с помощью протонного и фосфорного ЯМР. Также наблюдали изменение фотолюминесцентных свойств с лигандным фрагментом. Точки, связанные с амином, имели значительно более высокие квантовые выходы фотолюминесценции, чем точки, связанные с фосфином. это

Приложения

Материал CdSe прозрачен для инфракрасного (ИК) света и ограниченно используется в фоторезисторах и в окнах для приборов, использующих инфракрасный свет. Материал также очень люминесцентный. CdSe входит в состав пигмента кадмиевого оранжевого .

Естественное явление

CdSe встречается в природе как очень редкий минерал кадмозелит .

Информация по технике безопасности

Кадмий является токсичным тяжелым металлом, поэтому при обращении с ним и его соединениями следует соблюдать соответствующие меры предосторожности. Селениды токсичны в больших количествах. Селенид кадмия является известным канцерогеном для людей, поэтому следует обратиться за медицинской помощью при проглатывании, вдыхании пыли или при контакте с кожей или глазами.

использованная литература

внешние ссылки