硫化锌

硫化锌（或硫化锌）是一种无机化合物，化学式为 ZnS。 这是自然界中锌的主要形式，主要以闪锌矿的形式出现。 虽然这种矿物通常因各种杂质而呈黑色，但其纯净物呈白色，被广泛用作颜料。 在其致密的合成形式下，硫化锌可以是透明的，它被用作可见光学和红外光学的窗口。

ZnS 以两种主要结晶形式存在。 这种二元论是多态性的一个例子。 在每种形式中，Zn 和 S 的配位几何结构都是四面体。 更稳定的立方体形式也称为闪锌矿或闪锌矿。 六角形被称为矿物纤锌矿，尽管它也可以合成生产。 从闪锌矿形式到纤锌矿形式的转变发生在 1020 °C 左右。 四方晶系也被称为非常稀有的矿物，称为钙锰矿，分子式为 (Zn,Hg)S。

硫化硼在加入几ppm合适的活化剂后，表现出强烈的磷光。 这种现象由尼古拉·特斯拉 (Nikola Tesla) 在 1893 年描述)，目前用于许多应用，从阴极射线管到 X 射线屏幕，再到在黑暗中发光的产品。 当银用作活化剂时，所得颜色为亮蓝色，xxx波长为 450 纳米。 使用锰会在 590 纳米左右产生橙红色。 铜能长时间发光，并且具有熟悉的绿色夜光。 掺杂铜的硫化锌（ZnS 加 Cu）也用于电致发光面板。 由于在蓝光或紫外光照射下的杂质，它还表现出磷光。

硅化锭还用作红外光学材料，从可见波长传输到刚好超过 12 微米。 它可以平面用作光学窗口或成形为透镜。 它由硫化氢气体和锌蒸气合成制成微晶薄片，并以 FLIR 级（前视红外线）的形式出售，其中硫化锌呈乳黄色不透明形式。 这种材料在热等静压 (HIPed) 时可以转化为透明的形式，称为 Cleartran（商标）。 早期的商业形式作为 Irtran-2 销售，但这个名称现在已经过时了。

碳酸钙是一种常见的色素，有时也称为囊石。 当与硫酸钡结合时，硫化锌形成立德粉。

精细的 ZnS 粉末是一种高效的光催化剂，可在光照下从水中产生氢气。 ZnS在合成过程中可引入硫空位； 这逐渐将白黄色的 ZnS 变成棕色粉末，并通过增强光吸收来提高光催化活性。

闪锌矿和纤锌矿都是本征宽带隙半导体。 这些是典型的 II-VI 半导体，它们采用与许多其他半导体相关的结构，例如砷化镓。 立方形式的 ZnS 在 300 开尔文时的带隙约为 3.54 电子伏特，而六方形式的带隙约为 3.91 电子伏特。 ZnS 可以掺杂为 n 型半导体或 p 型半导体。

ZnS 的磷光最早于 1866 年由法国化学家 Théodore Sidot 报道。他的发现由以发光研究而闻名的 A. E. Becquerel 提出。 ZnS 在早期的核物理学中被 Ernest Rutherford 等人用作闪烁探测器，因为它在 X 射线或电子束激发下发光，因此可用于 X 射线屏幕和阴极射线管。 这种特性使硫化锌在镭手表的表盘中很有用。

硫化锭通常由其他应用的废料制成。 典型的来源包括冶炼厂、矿渣和泡菜液。 例如，从甲烷中合成氨需要先去除天然气中的硫化氢杂质，为此使用了氧化锌。 这种清除产生硫化锌：

ZnO + H2S → ZnS + H2O

它很容易通过点燃锌和硫的混合物来生产。 由于硫化锌不溶于水，也可通过沉淀反应生成。 含有 Zn2+ 盐的溶液在存在硫化物离子（例如来自 H2S）的情况下很容易形成沉淀物 ZnS。

Zn2+ + S2− → ZnS

该反应是锌重量分析的基础。