二硒化鉑
二硒化鉑是一種無機化合物，化學式為PtSe2。它是層狀物質，可以分成薄層至三原子厚的單層。厚度不同，PtSe2可以展現出半金屬或半導體特性。
| 二硒化鉑 | |
|---|---|
| |
| 英文名 | Platinum(IV) selenide Platinum diselenide |
| 別名 | 硒化鉑(IV) |
| 識別 | |
| CAS號 | 12038-26-5 
|
| PubChem | 101946448 |
| SMILES |
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| 性質 | |
| 化學式 | PtSe2 |
| 摩爾質量 | 353 g·mol−1 |
| 外觀 | 不透明的黃白色金屬光澤固體 |
| 密度 | 9.54 |
| 熔點 | （分解） |
| 溶解性（水） | 難溶 |
| 能隙 | 0 (粒狀) 1.3 eV (單層) eV |
| 結構 | |
| 晶體結構 | 空間群 P3m1 164 hexagonal |
| 晶格常數 | a = 3.728[1], c = 5.031 |
| 配位幾何 | 八面體 |
| 相關物質 | |
| 其他陰離子 | 二氧化鉑 二硫化鉑 二碲化鉑 |
| 其他陽離子 | 二硒化鈀 |
| 相關化合物 | Pt5Se4 |
| 若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。 | |
二硒化鉑在自然界中以硒鉑礦（Sudovikovite）的形式存在，該礦以俄羅斯石油學家N.G. Sudovikov（1903 - 1966）命名。礦石的硬度在2到2.5之間。硒鉑礦發現於俄羅斯卡累利阿共和國的Zaonezhie半島的Velikaya Guba鈾釩礦床的Srednyaya Padma礦區中。[2]
製備
在1909年，Minozzi第一個報道了通過相應的元素單質製備二硒化鉑。[3]
將鉑薄箔在400℃時與硒蒸氣加熱可以得到二硒化鉑。[4][5]
性質
二硒化鉑的晶體結構為CdI2，形成的是層狀結構。每個單層有鉑原子中心，硒原子在鉑的上方和下方。這種結構也稱為「1T」，屬於三角晶系。每層僅由弱鍵結合在一起，因此可以將片剝離為雙層或單層。[7]
塊狀的PtSe2是半金屬材料，單層是半導體材料。[7]塊狀材料的電導率為620,000 S/m。[8]
XPS光譜顯示了在Pt 4f處有72.3eV的峰，在Pt 5p3/2有55.19和54.39eV的峰[7]；Se 3d3/2和3d5/2分別有55.19和54.39eV的峰。[6]
聲子振動由紅外活性A2u（Se在Pt面外振動）、Eu（層振動，Se相對於Pt）和拉曼活性A1g（Se頂部和底部原子沿相反方向205cm-1移動）、Eg（在平面Se原子相對於頂部和底部移動175cm−1）。在拉曼光譜中，當測量與入射光線垂直偏振的受激發射時，A1g被減弱。堆疊更多的層時，Eg模式發生紅移。（雙層材料為166cm−1，塊狀材料為155cm−1）。當厚度變化時，Alg排放僅略有變化。[7]
對於單層，帶隙為1.2eV（計算值），雙層的為0.21eV（計算值）。對於三層或更厚的物質，會失去一個帶隙並變為半金屬性質。[6]
PtSe2可以在特定氣體（如二氧化氮）存在下改變其電導性。在幾秒鐘內，NO2吸附在PtSe2材料的表面，降低了電阻。當氣體不存在時，大約一分鐘內會回到高電阻的狀態。[4]PtSe2的塞貝克係數為40 μV/K。[9]
雖然二硒化鉑是非磁性的，但是當存在高達10%的鉑空位並且其被置於5％的應變下時，它預計將變為鐵磁性。[10]
二硒化鉑的單層顯示螺旋旋轉紋理，對諸如此類的中心對稱材料來說，這一性質並不是我們想要的。這個性質可能是由於局部偶極誘導的拉什巴效應，這意味着PtSe2是潛在的自旋電子材料。[11]
化學反應
目前已知的是水和氧在室溫下僅與二硒化鉑發生物理吸附，所對應的能量分別為−0.19 eV和−0.13 eV，遠低於室溫下發生反應所需的能量。[8]
參考文獻
- ^ Guo, G Y; Liang, W Y. The electronic structures of platinum dichalcogenides: PtS2 , PtSe2 and PtTe2. Journal of Physics C: Solid State Physics. 1986-03-10, 19 (7): 995–1008. doi:10.1088/0022-3719/19/7/011.
- ^ Sudovikovite: Sudovikovite mineral information and data.. www.mindat.org. [2017-03-19]. （原始內容存檔於2020-11-04）.
- ^ 3.0 3.1 Grønvold, Fredrik; Haakon, Haraldsen; Kjekshus, Arne. On the sulfides, selenides and tellurides of platinum (PDF). Acta Chemica Scandinavica. 1960, 14 (9) [2017-07-02]. （原始內容存檔 (PDF)於2018-07-22）.
- ^ 4.0 4.1 Ultra-fast, ultra-sensitive PtSe2 gas sensors. PhysOrg. 2017-01-13 [2017-03-17]. （原始內容存檔於2020-11-12）.
- ^ Yim, Chanyoung; Lee, Kangho; McEvoy, Niall; O』Brien, Maria; Riazimehr, Sarah; Berner, Nina C.; Cullen, Conor P.; Kotakoski, Jani; Meyer, Jannik C.; Lemme, Max C.; Duesberg, Georg S. High-Performance Hybrid Electronic Devices from Layered PtSe2 Films Grown at Low Temperature. ACS Nano. 2016-10-25, 10 (10): 9550–9558. doi:10.1021/acsnano.6b04898.
- ^ 6.0 6.1 6.2 Wang, Yeliang; Li, Linfei; Yao, Wei; Song, Shiru; Sun, J. T.; Pan, Jinbo; Ren, Xiao; Li, Chen; Okunishi, Eiji; Wang, Yu-Qi; Wang, Eryin; Shao, Yan; Zhang, Y. Y.; Yang, Hai-tao; Schwier, Eike F.; Iwasawa, Hideaki; Shimada, Kenya; Taniguchi, Masaki; Cheng, Zhaohua; Zhou, Shuyun; Du, Shixuan; Pennycook, Stephen J.; Pantelides, Sokrates T.; Gao, Hong-Jun. Monolayer PtSe2, a New Semiconducting Transition-Metal-Dichalcogenide, Epitaxially Grown by Direct Selenization of Pt. Nano Letters. 2015-06-10, 15 (6): 4013–4018. doi:10.1021/acs.nanolett.5b00964.
- ^ 7.0 7.1 7.2 7.3 O』Brien, Maria; McEvoy, Niall; Motta, Carlo; Zheng, Jian-Yao; Berner, Nina C; Kotakoski, Jani; Elibol, Kenan; Pennycook, Timothy J; Meyer, Jannik C; Yim, Chanyoung; Abid, Mohamed; Hallam, Toby; Donegan, John F; Sanvito, Stefano; Duesberg, Georg S. Raman characterization of platinum diselenide thin films. 2D Materials. 2016-04-13, 3 (2): 021004. doi:10.1088/2053-1583/3/2/021004.
- ^ 8.0 8.1 Zhao, Yuda; Qiao, Jingsi; Yu, Zhihao; Yu, Peng; Xu, Kang; Lau, Shu Ping; Zhou, Wu; Liu, Zheng; Wang, Xinran; Ji, Wei; Chai, Yang. High-Electron-Mobility and Air-Stable 2D Layered PtSe2 FETs. Advanced Materials. February 2017, 29 (5): 1604230. doi:10.1002/adma.201604230.
- ^ Hulliger, F. Electrical properties of some nickel-group chalcogenides. Journal of Physics and Chemistry of Solids. March 1965, 26 (3): 639–645. doi:10.1016/0022-3697(65)90140-X.
- ^ Zulfiqar, Muhammad; Zhao, Yinchang; Li, Geng; Nazir, Safdar; Ni, Jun. Tunable Conductivity and Half Metallic Ferromagnetism in Monolayer Platinum Diselenide: A First-Principles Study. The Journal of Physical Chemistry C. 2016-11-03, 120 (43): 25030–25036. doi:10.1021/acs.jpcc.6b06999.
- ^ Yao, Wei; Wang, Eryin; Huang, Huaqing; Deng, Ke; Yan, Mingzhe; Zhang, Kenan; Miyamoto, Koji; Okuda, Taichi; Li, Linfei; Wang, Yeliang; Gao, Hongjun; Liu, Chaoxing; Duan, Wenhui; Zhou, Shuyun. Direct observation of spin-layer locking by local Rashba effect in monolayer semiconducting PtSe2 film. Nature Communications. 2017-01-31, 8: 14216. doi:10.1038/ncomms14216.
