金屬硫化物具有優(yōu)良的電性能，廣泛的應(yīng)用于半導(dǎo)體、顏料、光致發(fā)光裝置、太陽能電池、紅外檢測(cè)器、光纖維通訊等；其中硫化鋅是II-VI族化合物中被廣泛研究和應(yīng)用的材料之一。那硫化鋅作用如何呢？
硫化鋅是白色至灰白或淺黃色粉末。見光色變深。在干燥空氣中穩(wěn)定，久置濕空氣中或含有水分時(shí)，漸氧化為硫酸鋅。溶于稀無機(jī)酸，不溶于水和堿溶液。相對(duì)密度3.98(α型)，(d25)4.102(β型)，有刺激性。由于其具有多種優(yōu)異的性能，在多個(gè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。
硫化鋅在化工生產(chǎn)中主要應(yīng)用于油漆和塑料中，硫化鋅的生產(chǎn)，首先有記錄是在1783年的法國，由于其白色不透明性及不溶于水、有機(jī)溶劑、弱酸、弱堿而在油漆中成為重要的顏料。硫化鋅現(xiàn)在美國已成為除二氧化鈦外的次重要顏料，但在歐洲工業(yè)界繼續(xù)享有重要地位。作為塊體材料熔點(diǎn)為1650℃ ，純度為98%的商品級(jí)硫化鋅的莫氏硬度3.0，折光系數(shù)2.37，由于其高的折光系數(shù)和耐磨性，硫化鋅顏料在器材、蠟紙、金屬板上涂上很薄的一層就具有比較高的遮蓋力。硫化鋅易分散，不易團(tuán)聚，為中性的白色，且具有良好的光學(xué)性質(zhì)，常作為熱固塑料、熱塑塑料、強(qiáng)化纖維玻璃、阻燃劑、人造橡膠以及分散劑的組分。
硫化鋅很軟,因此磨損性很小，作為顏料的白色彈性體生產(chǎn)出的鞋底要比用TiO2做的使用壽命要長很多。
作為一種穩(wěn)定劑，硫化鋅也被發(fā)明性的應(yīng)用于一些熱塑性塑料尤其象PP和PBT，用于提高聚合體的熱穩(wěn)定性。關(guān)于其中的機(jī)制，到目前為止并沒有結(jié)論性的解釋。但我們相信是因?yàn)榱蚧\能和絕大多數(shù)有催化效果的金屬離子反應(yīng)結(jié)合成不可移動(dòng)絡(luò)合物，避免了因這些離子進(jìn)入聚合物晶格內(nèi)產(chǎn)生的催化降解作用，即硫化鋅所謂的“固定效果”。
另外，硫化鋅的柔軟度使之在對(duì)磨損性要求的工藝中有TiO2無法比擬的優(yōu)勢(shì)。
由于硫化鋅有很好的燒結(jié)性能而應(yīng)用于陶瓷上。研究表明單分散顆粒的硫化鋅粉體的燒結(jié)性能高于團(tuán)聚體硫化鋅的燒結(jié)性能，且隨粒徑的減小，燒結(jié)性能增強(qiáng)。粒徑為0.1ym的硫化鋅在1000℃燒結(jié)2h后得到的硫化鋅陶瓷的密度高達(dá)理論密度的98%。
立方硫化鋅在可見光范圍有高的折射率(n488：2.43，n589=2.36)，對(duì)該波段的光沒有吸收。硫化鋅是一種寬帶隙半導(dǎo)體，體相材料的帶隙為3.75eV，3nm的硫化鋅顆粒的帶隙為4.13eV，發(fā)生明顯的藍(lán)移，是一種有潛力的光子材料。1994年，Bhargava R N首次報(bào)道了在半導(dǎo)體納米微晶材料硫化鋅中摻入一定量的錳得到摻雜的納米微晶材料硫化鋅：錳。通過摻雜，改變了發(fā)光體中電子躍遷路徑從而降低了非輻射電子損失。發(fā)光測(cè)試表明其量子效率大幅度提高，衰減時(shí)間比體材料縮短了5個(gè)數(shù)量級(jí)，使硫化鋅：錳發(fā)光體具備了快響應(yīng)、低閾值的光學(xué)性質(zhì)。通過其它金屬離子M(過渡金屬離子銅、銀、稀土元素離子釤、銪、鋱、鉺等)的摻雜發(fā)現(xiàn)，在納米硫化鋅基質(zhì)中引入不同的摻雜劑，可以得到不同波段的可見發(fā)射。以硫化鋅為基質(zhì)的電激發(fā)光顯示器發(fā)光顏色隨添加物質(zhì)的不同而異，如硫化鋅中摻雜錳(添加氟化錳，發(fā)光波長為675nm)為黃橙色，摻雜錳加濾光片為黃綠色，摻雜釤為紅色，摻雜鋱氟(添加氟化鋱，可得波長542.5nm及487.5nm的光)為綠色，摻雜銩氟為藍(lán)色。摻鉺硫化鋅薄膜器件有電致近紅外發(fā)光性能，痕量銅的存在會(huì)促使局部區(qū)域的硫化鋅結(jié)構(gòu)從六角晶型向立方晶型轉(zhuǎn)變，形成多種發(fā)光中心。由于量子尺寸效應(yīng)的存在，納米硫化鋅：M同體相相比，其熒光粉的發(fā)射波長也發(fā)生了變化。因此，可以通過摻雜及控制其微粒尺度等手段來調(diào)制其發(fā)光頻率、發(fā)光效率等，以實(shí)現(xiàn)分子水平上的摻雜，可望研制成藍(lán)色發(fā)光器件，實(shí)現(xiàn)超高分辨率、超大屏幕顯示。長春物理研究所研制的硫化鋅：Mn，Cu直流電致發(fā)光材料，達(dá)到世界先進(jìn)水平。它用于數(shù)字、文字、符號(hào)和自動(dòng)模擬顯示、計(jì)算機(jī)終端和雷達(dá)顯示、大屏幕顯示，在軍事、交通、郵電等。
由于納米硫化鋅是一種光子材料，能產(chǎn)生光子空穴，量子尺寸效應(yīng)帶來的能級(jí)改變、能隙變寬使其氧化還原能力增強(qiáng)，是優(yōu)異的光催化半導(dǎo)體。將納米硫化鋅包裹在聚苯乙烯或二氧化硅上形成核一殼結(jié)構(gòu)的納米顆粒，然后將核去掉做成空心小球，浮在含有有機(jī)物的廢水表面上，利用太陽光可進(jìn)行有機(jī)物的降解。美國、日本利用這種方法對(duì)海上石油泄露造成的污染進(jìn)行處理。采用這種方法還可以將粉體添加到陶瓷釉料中，使其具有保潔殺菌的功能，也可以添加到人造纖維中制成殺菌纖維。
05 紅外性能
硫化鋅紅外光譜圖（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）
硫化鋅是一種紅外光學(xué)材料，在3-5p.m和8-12ym波段具有較高的紅外透過率及優(yōu)良的光、機(jī)、熱學(xué)綜合性能，是最佳的飛行器雙波段紅外觀察窗口和頭罩材料。利用該性質(zhì)作為顏料攙雜的特殊吸波材料時(shí)需要有較大粒徑的單一顆粒，并可利用硫化鋅表面包裹的金屬納米層進(jìn)行改性。
硫化鋅的優(yōu)異性能越來越受到材料學(xué)家的重視，人們一直在探索從微觀上穩(wěn)定微粒并控制粒子的尺寸的好的合成方法。隨著研究工作的不斷深入，未來有希望找到既具有均勻尺度、形狀，又具有優(yōu)良的光、電等性能的低維硫化鋅材料。
