硫化锌

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。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1 020℃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。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。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25.1 w/(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。用作分析试剂、荧光体、光导体材料。也用于染料、涂料、颜料、玻璃、固化油的制造等。用作各种滤光片及激光窗口镀膜。光学镀膜靶材。X线荧光屏。加入痕量镭或新钍盐用于表的发光刻度盘。电视荧光屏。油漆的颜料。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。

硫化锌（ZnS）热成像系统的坚韧的前光学器件，用于红外窗口和热波段（8至14μm）。
单晶硫化锌（ZnS）可用但不常见。常用的光谱范围内，散射很低。在严格控制材料的体吸收和内部结构缺陷的同时，采用最小破坏程度的抛光技术和最高光学质量的镀膜工艺的情况下可用做高功率激光器件。
硫化锌（ZnS）在300℃下显著氧化，在约500℃下显示塑性变形，并解离约700℃。 为了安全起见，在正常大气中不应在250°C以上使用硫化锌窗户。用作分析试剂、荧光粉的基质，也用于染料和固化油的制造复分解法将硫酸锌溶液加入反应器中，在搅拌下缓慢加入硫化铵进行复分解反应，生成硫化锌和硫酸铵，经过滤除去硫酸铵，再经蒸发浓缩、冷却结晶、离心分离，制得硫化锌成品，其
ZnSO4+(NH4)2S→ZnS+(NH4)2SO4