ОКСИД ЦИНКА (ZINC OXIDE)

ОКСИД ЦИНКА (ZINC OXIDE)

Оксид цинка - это неорганическое соединение с формулой ZnO. ZnO представляет собой белый порошок, не растворимый в воде. Оксид цинка используется в качестве добавки во многих материалах и продуктах, включая косметику, пищевые добавки, каучуки, пластмассы, керамику, стекло, цемент, смазочные материалы, краски, мази, клеи, герметики, пигменты, продукты питания, аккумуляторы, ферриты, антипирены и т. Д. ленты первой помощи. Хотя оксид цинка встречается в природе в виде минерала цинкита, большая часть оксида цинка производится синтетическим путем.

Оксид цинка

№ CAS: 1314-13-2
Номер ЕС: 215-222-5

Оксид цинка - это широкозонный полупроводник из группы полупроводников II-VI. Собственное легирование полупроводника за счет кислородных вакансий или межузельных атомов цинка является n-типом. Другие благоприятные свойства включают хорошую прозрачность, высокую подвижность электронов, широкую запрещенную зону и сильную люминесценцию при комнатной температуре. Эти свойства делают ZnO ценным для множества новых применений: прозрачных электродов в жидкокристаллических дисплеях, энергосберегающих или теплозащитных окон, а также электроники, такой как тонкопленочные транзисторы и светоизлучающие диоды.

Химические свойства оксида цинка
Чистый оксид цинка представляет собой белый порошок, но в природе оксид цинка встречается в виде редкого минерала цинкита, который обычно содержит марганец и другие примеси, которые придают цвет от желтого до красного.

Кристаллический оксид цинка является термохромным, меняет цвет с белого на желтый при нагревании на воздухе и становится белым при охлаждении. Это изменение цвета вызвано небольшой потерей кислорода в окружающую среду при высоких температурах с образованием нестехиометрического Zn1 + xO, где при 800 ° C x = 0,00007.

Оксид цинка - это амфотерный оксид. Он почти не растворяется в воде, но растворяется в большинстве кислот, таких как соляная кислота:
Оксид цинка + 2 HCl → ZnCl2 + H2O

Твердый оксид цинка также растворяется в щелочах с образованием растворимых цинкатов:

Оксид цинка + 2 NaOH + H2O → Na2 [Zn (OH) 4]
Оксид цинка медленно реагирует с жирными кислотами в маслах с образованием соответствующих карбоксилатов, таких как олеат или стеарат. Оксид цинка образует цементоподобные продукты при смешивании с крепким водным раствором хлорида цинка, и их лучше всего описать как гидроксихлориды цинка. Этот цемент использовался в стоматологии.

Hopeite
Оксид цинка также образует цементоподобный материал при обработке фосфорной кислотой; сопутствующие материалы используются в стоматологии. Основным компонентом цинк-фосфатного цемента, полученного в результате этой реакции, является гопеит, Zn3 (PO4) 2 · 4H2O.

Оксид цинка разлагается на пары цинка и кислород примерно при 1975 ° C при стандартном давлении кислорода. При карботермической реакции нагревание углеродом превращает оксид в пары цинка при гораздо более низкой температуре (около 950 ° C).
Оксид цинка + C → Zn (пар) + CO

Физические свойства оксида цинка

Оксид цинка кристаллизуется в двух основных формах: гексагональном вюрците и кубической цинковой обманке. Структура вюрцита наиболее устойчива в условиях окружающей среды и, следовательно, наиболее распространена. Форма цинковой обманки может быть стабилизирована путем выращивания оксида цинка на подложках с кубической структурой решетки. В обоих случаях центры цинка и оксида являются тетраэдрическими, что является наиболее характерной геометрией для Zn (II). Оксид цинка превращается в мотив каменной соли при относительно высоких давлениях около 10 ГПа. Многие замечательные лечебные свойства кремов, содержащих оксид цинка, можно объяснить их эластичной мягкостью, характерной для тетраэдрических координированных бинарных соединений, близких к переходу в октаэдрические структуры.

Гексагональные полиморфы и полиморфы из цинковой обманки не обладают инверсионной симметрией (отражение кристалла относительно любой данной точки не превращает его в себя). Это и другие свойства симметрии решетки приводят к пьезоэлектричеству гексагонального оксида цинка и оксида цинка с цинковой обманкой и пироэлектричеству гексагонального оксида цинка.

Гексагональная структура имеет точечную группу 6 мм (обозначение Германа-Могена) или C6v (обозначение Шенфлиса), а пространственная группа - P63mc или C6v4. Постоянные решетки a = 3,25 Å и c = 5,2 Å; их отношение c / a ~ 1,60 близко к идеальному значению для гексагональной ячейки c / a = 1,633. Как и в большинстве материалов групп II-VI, связь в оксиде цинка в основном ионная (Zn2 + –O2-) с соответствующими радиусами 0,074 нм для Zn2 + и 0,140 нм для O2-. Это свойство объясняет преимущественное формирование структуры вюрцита, а не цинковой обманки, а также сильную пьезоэлектричество оксида цинка. Из-за полярных связей Zn-O плоскости цинка и кислорода электрически заряжены. Чтобы поддерживать электрическую нейтральность, эти плоскости реконструируются на атомном уровне в большинстве относительных материалов, но не в оксиде цинка - его поверхности атомарно плоские, стабильные и не подвергаются реконструкции. Однако исследования с использованием вюрцитных структур объяснили происхождение плоской поверхности и отсутствие реконструкции на поверхностях вюрцита из оксида цинка в дополнение к происхождению зарядов на плоскостях оксида цинка.

Механические свойства оксида цинка
Оксид цинка - относительно мягкий материал с твердостью примерно 4,5 по шкале Мооса. Его упругие постоянные меньше, чем у соответствующих полупроводников III-V, таких как GaN. Высокая теплоемкость и теплопроводность, низкое тепловое расширение и высокая температура плавления оксида цинка благоприятны для керамики. Оптический фонон E2 в оксиде цинка показывает необычно долгое время жизни 133 пс при 10 К.

Было заявлено, что среди полупроводников с тетраэдрическими связями оксид цинка имеет самый высокий пьезоэлектрический тензор или, по крайней мере, один, сравнимый с таковым у GaN и AlN. Это свойство делает его технологически важным материалом для многих пьезоэлектрических применений, где требуется большая электромеханическая муфта. Таким образом, оксид цинка в виде тонкой пленки является одним из наиболее изученных материалов резонаторов для объемных тонкопленочных акустических резонаторов.

Электрические свойства оксида цинка
Оксид цинка имеет относительно большую прямую запрещенную зону ~ 3,3 эВ при комнатной температуре. Преимущества, связанные с большой шириной запрещенной зоны, включают более высокое напряжение пробоя, способность выдерживать большие электрические поля, более низкий электронный шум, а также работу при высоких температурах и большой мощности. Ширина запрещенной зоны оксида цинка может быть дополнительно доведена до ~ 3–4 эВ путем его легирования оксидом магния или оксидом кадмия.

Большая часть оксида цинка имеет характер n-типа даже в отсутствие преднамеренного легирования. Нестехиометрия обычно является источником символа n-типа, но этот предмет остается спорным. Было предложено альтернативное объяснение, основанное на теоретических расчетах, что причиной являются непреднамеренные примеси водорода замещения. Контролируемое легирование n-типа легко достигается путем замены Zn элементами III группы, такими как Al, Ga, In, или замещением кислорода элементами VII группы хлором или йодом.

Надежное легирование оксида цинка p-типа остается затруднительным. Эта проблема возникает из-за низкой растворимости примесей p-типа и их компенсации за счет большого количества примесей n-типа. Эта проблема наблюдается с GaN и ZnSe. Измерение p-типа в материале «по существу» n-типа затруднено из-за неоднородности образцов.

Текущие ограничения на p-легирование ограничивают электронные и оптоэлектронные применения оксида цинка, которые обычно требуют соединений материала n-типа и p-типа. Известные легирующие примеси p-типа включают элементы группы I Li, Na, K; элементы группы V N, P и As; а также медь и серебро. Однако многие из них образуют глубокие акцепторы и не вызывают значительной проводимости p-типа при комнатной температуре.

Подвижность электронов оксида цинка сильно зависит от температуры и имеет максимум ~ 2000 см2 / (В · с) при 80 К. Данных о подвижности дырок немного, значения в диапазоне 5–30 см2 / (В · с).

Диски из оксида цинка, действующие как варистор, являются активным материалом в большинстве ОПН.

Производство оксида цинка
Для промышленного использования оксид цинка производится в количестве 105 тонн в год с помощью трех основных процессов:

Косвенный процесс оксида цинка
В непрямом или французском способе металлический цинк плавится в графитовом тигле и испаряется при температурах выше 907 ° C (обычно около 1000 ° C). Пары цинка реагируют с кислородом воздуха с образованием оксида цинка, что сопровождается падением его температуры и яркой люминесценцией. Частицы оксида цинка транспортируются в охлаждающий канал и собираются в мешке. Этот косвенный метод был популяризирован Леклером (Франция) в 1844 году и поэтому широко известен как французский процесс. Его продукт обычно состоит из агломерированных частиц оксида цинка со средним размером от 0,1 до нескольких микрометров. По весу большая часть оксида цинка в мире производится по французскому методу.

Прямой процесс оксида цинка
Прямой или американский процесс начинается с различных загрязненных цинковых композитов, таких как цинковые руды или побочные продукты плавильного производства. Прекурсоры цинка восстанавливаются (карботермическое восстановление) путем нагревания с источником углерода, таким как антрацит, с образованием паров цинка, который затем окисляется, как в непрямом процессе. Из-за более низкой чистоты исходного материала конечный продукт также имеет более низкое качество в прямом процессе по сравнению с непрямым.

Влажный химический процесс
Небольшая часть промышленного производства включает влажные химические процессы, которые начинаются с водных растворов солей цинка, из которых осаждается карбонат или гидроксид цинка. Затем твердый осадок прокаливают при температуре около 800 ° C.

Лабораторный синтез

Красный и зеленый цвета этих синтетических кристаллов оксида цинка являются результатом разной концентрации кислородных вакансий.
Существует множество специализированных методов производства оксида цинка для научных исследований и нишевых приложений. Эти методы можно классифицировать по форме получаемого оксида цинка (объемная, тонкая пленка, нанопроволока), температуре («низкая», близкая к комнатной, или «высокая», то есть T ~ 1000 ° C), типу процесса (пар осаждение или рост из раствора) и другие параметры.

Большие монокристаллы (многие кубические сантиметры) можно выращивать с помощью газового транспорта (осаждение из паровой фазы), гидротермального синтеза или выращивания из расплава. Однако из-за высокого давления паров оксида цинка рост из расплава проблематичен. Рост за счет транспортировки газа трудно контролировать, поэтому предпочтение отдается гидротермальному методу. Тонкие пленки могут быть получены химическим осаждением из паровой фазы, эпитаксией из паровой фазы металлоорганических соединений, электроосаждением, импульсным лазерным осаждением, напылением, золь-гель синтезом, осаждением атомных слоев, пиролизом распылением и т.

Обычный белый порошкообразный оксид цинка можно получить в лаборатории путем электролиза раствора бикарбоната натрия с цинковым анодом. Производятся гидроксид цинка и газообразный водород. Гидроксид цинка при нагревании разлагается до оксида цинка.

Zn + 2 H2O → Zn (OH) 2 + H2
Zn (OH) 2 → оксид цинка + H2O

Наноструктуры оксида цинка
Наноструктуры оксида цинка могут быть синтезированы в различных морфологиях, включая нанопроволоки, наностержни, тетраподы, наноленты, наноцветки, наночастицы и т. Д. Наноструктуры могут быть получены с помощью большинства вышеупомянутых методов при определенных условиях, а также с помощью пар-жидкость-твердое тело. метод. Синтез обычно проводят при температуре около 90 ° C в эквимолярном водном растворе нитрата цинка и гексамина, последний обеспечивает основную среду. Определенные добавки, такие как полиэтиленгликоль или полиэтиленимин, могут улучшить соотношение сторон нанопроволок оксида цинка. Легирование нанопроволок оксида цинка было достигнуто путем добавления нитратов других металлов в раствор для выращивания. Морфологию полученных наноструктур можно настроить, изменив параметры, относящиеся к составу прекурсора (например, концентрация цинка и pH) или к термической обработке (например, температура и скорость нагрева).

Выровненные нанопроволоки из оксида цинка на предварительно засеянных подложках из кремния, стекла и нитрида галлия были выращены с использованием водных солей цинка, таких как нитрат цинка и ацетат цинка, в основных средах. Предварительная засева субстратов оксидом цинка создает участки для гомогенного зародышеобразования кристаллов оксида цинка во время синтеза. Обычные методы предварительной посадки включают термическое разложение кристаллитов ацетата цинка на месте, центрифугирование наночастиц оксида цинка и использование методов физического осаждения из паровой фазы для нанесения тонких пленок оксида цинка. Предварительный посев может выполняться в сочетании с методами формирования рисунка сверху вниз, такими как электронно-лучевая литография и наносферная литография, для обозначения мест зарождения до роста. Выровненные нанопроволоки оксида цинка могут использоваться в сенсибилизированных красителями солнечных элементах и ​​автоэмиссионных устройствах.

История оксида цинка
Соединения цинка, вероятно, использовались древними людьми в обработанной и необработанной формах в качестве краски или лечебной мази, но их состав неясен. Использование пушпанджана, вероятно оксида цинка, в качестве мази для глаз и открытых ран упоминается в индийском медицинском тексте Чарака Самхита, который, как считается, датируется 500 годом до нашей эры или ранее. Мазь с оксидом цинка упоминается также греческим врачом Диоскоридом (I век нашей эры). Гален предложил лечить язвенные раковые опухоли оксидом цинка, как это сделал Авиценна в своем «Каноне медицины». Оксид цинка больше не используется для лечения рака кожи, хотя он по-прежнему используется в качестве ингредиента в таких продуктах, как детская присыпка и кремы от опрелостей, крем с каламином, шампуни от перхоти и антисептические мази.

Римляне производили значительное количество латуни (сплава цинка и меди) еще в 200 г. до н.э. путем цементации, когда медь вступала в реакцию с оксидом цинка. Считается, что оксид цинка был получен путем нагрева цинковой руды в шахтной печи. При этом выделялся металлический цинк в виде пара, который затем поднимался в дымоход и конденсировался в виде оксида. Этот процесс был описан Диоскоридом в I веке нашей эры. Оксид цинка также был извлечен из цинковых рудников в Заваре в Индии, начиная со второй половины первого тысячелетия до нашей эры.

С 12 по 16 века цинк и оксид цинка были признаны и производились в Индии с использованием примитивной формы процесса прямого синтеза. Из Индии производство цинка переместилось в Китай в 17 веке. В 1743 году в Бристоле, Соединенное Королевство, был открыт первый в Европе цинковый завод. Приблизительно в 1782 году Луи-Бернар Гайтон де Морво предложил заменить свинцовую белку оксидом цинка.

В основном оксид цинка (цинковый белила) использовался в красках и в качестве добавки к мазям. К 1834 году цинковый белила считали пигментом масляных картин, но он плохо смешивался с маслом. Эта проблема была решена путем оптимизации синтеза оксида цинка. В 1845 году компания LeClaire в Париже производила масляную краску в больших масштабах, а к 1850 году цинк-белила производились по всей Европе. Успех белой цинковой краски был обусловлен ее преимуществами перед традиционной белой свинцовой краской: цинк-белила устойчивы на солнце, не чернеют от серосодержащего воздуха, нетоксичны и более экономичны. Поскольку цинк-белила настолько «чистые», они ценны для создания оттенков с другими цветами, но они образуют довольно хрупкую сухую пленку, когда не смешиваются с другими цветами. Например, в конце 1890-х - начале 1900-х годов некоторые художники использовали цинковый белила в качестве основы для своих масляных картин. На всех этих картинах с годами образовались трещины.

В последнее время большая часть оксида цинка использовалась в резиновой промышленности для защиты от коррозии. В 1970-х годах вторым по величине применением оксида цинка было фотокопирование. В качестве наполнителя в копировальную бумагу добавляли высококачественный оксид цинка, произведенный по «французской технологии». Это приложение вскоре было вытеснено титаном.

Применение оксида цинка
Применения порошка оксида цинка многочисленны, и основные из них кратко изложены ниже. В большинстве приложений используется реакционная способность оксида как предшественника других соединений цинка. Для материаловедения оксид цинка имеет высокий показатель преломления, высокую теплопроводность, связывающие, антибактериальные и УФ-защитные свойства. Следовательно, он добавляется в материалы и продукты, включая пластмассы, керамику, стекло, цемент, резину, смазочные материалы, краски, мази, клей, герметики, производство бетона, пигменты, продукты питания, аккумуляторы, ферриты, антипирены и т. Д.

Производство резины из оксида цинка
От 50% до 60% оксида цинка используется в резиновой промышленности. Оксид цинка вместе со стеариновой кислотой используется при вулканизации резины. Добавка оксида цинка также защищает резину от грибков (см. Медицинские приложения) и ультрафиолетового излучения.

Керамическая промышленность
Керамическая промышленность потребляет значительное количество оксида цинка, особенно в композициях керамической глазури и фритты. Относительно высокая теплоемкость, теплопроводность и высокая температурная стабильность оксида цинка в сочетании со сравнительно низким коэффициентом расширения являются желательными свойствами при производстве керамики. Оксид цинка влияет на температуру плавления и оптические свойства глазурей, эмалей и керамических составов. Оксид цинка как вторичный флюс с низким расширением улучшает эластичность глазурей за счет уменьшения изменения вязкости в зависимости от температуры и помогает предотвратить образование трещин и дрожание. При замене BaO и PbO оксидом цинка теплоемкость уменьшается, а теплопроводность увеличивается. Цинк в небольших количествах улучшает проявление глянцевых и блестящих поверхностей. Однако в умеренных и больших количествах он дает матовые и кристаллические поверхности. Что касается цвета, цинк имеет сложное влияние.

Лекарство
Оксид цинка в виде смеси примерно с 0,5% оксида железа (III) (Fe2O3) называется каламином и используется в лосьоне для каламина. Два минерала, цинкит и гемиморфит, исторически назывались каламином. При смешивании с эвгенолом образуется лиганд, оксид цинка, эвгенол, который находит применение в качестве восстановительного и протезного средства в стоматологии.

Отражая основные свойства оксида цинка, мелкие частицы оксида обладают дезодорирующими и антибактериальными свойствами и по этой причине добавляются в материалы, включая хлопчатобумажную ткань, резину, средства для ухода за полостью рта и упаковку пищевых продуктов. Повышенное антибактериальное действие мелких частиц по сравнению с сыпучим материалом наблюдается не только у оксида цинка, но и у других материалов, таких как серебро. Это свойство является результатом увеличенной площади поверхности мелких частиц.

Оксид цинка используется в средствах для полоскания рта и зубных пастах в качестве антибактериального агента, предназначенного для предотвращения образования зубного налета и зубного камня, а также для борьбы с неприятным запахом изо рта за счет уменьшения содержания летучих газов и летучих соединений серы (VSC) во рту. Наряду с оксидом цинка или солями цинка эти продукты также обычно содержат другие активные ингредиенты, такие как хлорид цетилпиридиния, ксилит, хинокитиол, эфирные масла и экстракты растений.

Оксид цинка широко используется для лечения различных кожных заболеваний, включая атопический дерматит, контактный дерматит, зуд из-за экземы, опрелостей и угрей. Оксид цинка также часто добавляют в солнцезащитные кремы.

Он используется в таких продуктах, как детская присыпка и защитные кремы для лечения опрелостей, крем с каламином, шампуни от перхоти и антисептические мази. Он также входит в состав ленты (называемой «лентой из оксида цинка»), используемой спортсменами в качестве повязки для предотвращения повреждения мягких тканей во время тренировок.

Оксид цинка можно использовать в мазях, кремах и лосьонах для защиты от солнечных ожогов и других повреждений кожи, вызванных ультрафиолетом (см. Солнцезащитный крем). Это абсорбер самого широкого спектра UVA и UVB, который одобрен для использования в качестве солнцезащитного крема Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) и полностью фотостабилен. При использовании в качестве ингредиента солнцезащитного крема оксид цинка блокирует как лучи UVA (320–400 нм), так и UVB (280–320 нм) ультрафиолетового света. Оксид цинка и другой наиболее распространенный физический солнцезащитный крем, диоксид титана, считаются не вызывающими раздражения, неаллергенными и некомедогенными свойствами. Однако цинк из оксида цинка незначительно всасывается в кожу.

Во многих солнцезащитных кремах используются наночастицы оксида цинка (наряду с наночастицами диоксида титана), потому что такие маленькие частицы не рассеивают свет и поэтому не выглядят белыми. Наночастицы не абсорбируются кожей в большей степени, чем частицы оксида цинка обычного размера, и абсорбируются только внешним слоем кожи, но не телом.

Наночастицы оксида цинка могут усиливать антибактериальную активность ципрофлоксацина. Было показано, что нанооксид цинка, который имеет средний размер от 20 до 45 нм, может усиливать антибактериальную активность ципрофлоксацина против Staphylococcus aureus и Escherichia coli in vitro. Усиливающий эффект этого наноматериала зависит от концентрации для всех тестовых штаммов. Этот эффект может быть вызван двумя причинами. Во-первых, наночастицы оксида цинка могут взаимодействовать с белком NorA, который разработан для придания устойчивости бактериям и обладает насосной активностью, которая опосредует отток гидрофильных фторхинолонов из клетки. Во-вторых, наночастицы оксида цинка могут мешать белку Omf, который отвечает за проникновение хинолоновых антибиотиков в клетку.

Сигаретные фильтры
Оксид цинка входит в состав сигаретных фильтров. Фильтр, состоящий из угля, пропитанного оксидом цинка и оксидом железа, удаляет значительные количества цианистого водорода (HCN) и сероводорода (H2S) из табачного дыма, не влияя на его аромат.

Пищевая добавка
Оксид цинка добавляется во многие продукты питания, включая сухие завтраки, как источник цинка, необходимого питательного вещества. (Сульфат цинка также используется для той же цели.) Некоторые расфасованные продукты также содержат следовые количества оксида цинка, даже если он не предназначен в качестве питательного вещества.

Оксид цинка был связан с загрязнением диоксинами в экспорте свинины во время чилийского свиноводческого кризиса 2008 года. Было установлено, что загрязнение произошло из-за загрязненного диоксинами оксида цинка, используемого в кормах для свиней.

Пигмент
Цинковые белила используются в качестве пигмента в красках и являются более непрозрачными, чем литопон, но менее непрозрачными, чем диоксид титана. Он также используется в покрытиях для бумаги. Белый китайский - это особый сорт цинкового белила, используемый в художественных пигментах. Использование белила (оксида цинка) в качестве пигмента в масляной живописи началось в середине 18 века. Он частично заменил ядовитую свинцовую белизну и использовался такими художниками, как Бёклин, Ван Гог, Мане, Мунк и другими. Он также является основным ингредиентом минеральной косметики (CI 77947).

УФ-поглотитель
Микронизированный и наноразмерный оксид цинка и диоксид титана обеспечивают надежную защиту от ультрафиолетового излучения UVA и UVB и используются в лосьоне для загара, а также в солнцезащитных очках с защитой от ультрафиолета для использования в космосе и для защиты при сварке, согласно исследованиям ученых Jet Двигательная лаборатория (JPL).

Покрытия
Краски, содержащие порошок оксида цинка, давно используются в качестве антикоррозионных покрытий для металлов. Особенно эффективны они для оцинкованного железа. Железо трудно защитить, поскольку его реакционная способность с органическими покрытиями приводит к хрупкости и недостаточной адгезии. Краски на основе оксида цинка сохраняют свою эластичность и адгезию на таких поверхностях в течение многих лет.

Оксид цинка, сильно легированный алюминием, галлием или индием n-типа, является прозрачным и проводящим (прозрачность ~ 90%, наименьшее удельное сопротивление ~ 10-4 Ом · см). Оксид цинка: алюминиевые покрытия используются для энергосберегающих или теплозащитных окон. Покрытие пропускает видимую часть спектра, но либо отражает инфракрасное (ИК) излучение обратно в комнату (экономия энергии), либо не пропускает ИК-излучение в комнату (теплозащита), в зависимости от того, на какой стороне окна находится окно. покрытие.

Пластмассы, такие как полиэтиленнафталат (PEN), можно защитить, нанеся покрытие из оксида цинка. Покрытие снижает диффузию кислорода с помощью PEN. Слои оксида цинка также могут использоваться на поликарбонате для наружных работ. Покрытие защищает поликарбонат от солнечного излучения, снижает скорость его окисления и фото-пожелтения.

Предотвращение коррозии в ядерных реакторах
Оксид цинка, обедненный 64Zn (изотоп цинка с атомной массой 64), используется для предотвращения коррозии в ядерных реакторах с водой под давлением. Истощение необходимо, так как 64Zn превращается в радиоактивный 65Zn при облучении нейтронами реактора.

Риформинг метана
Оксид цинка (ZnO) используется в качестве стадии предварительной обработки для удаления сероводорода (H2S) из природного газа после гидрирования любых соединений серы перед установкой риформинга метана, что может отравить катализатор. При температуре около 230–430 ° C (446–806 ° F) H2S превращается в воду по следующей реакции:

H2S + оксид цинка → H2O + ZnS
Сульфид цинка (ZnS) заменяется свежим оксидом цинка, когда оксид цинка израсходован.

Возможные области применения оксида цинка
Электроника

Оксид цинка имеет широкую прямую запрещенную зону (3,37 эВ или 375 нм при комнатной температуре). Поэтому его наиболее распространенные потенциальные применения - это лазерные диоды и светоизлучающие диоды (светодиоды). Некоторые применения оксида цинка в оптоэлектронике перекрываются с применением GaN, который имеет аналогичную ширину запрещенной зоны (~ 3,4 эВ при комнатной температуре). По сравнению с GaN оксид цинка имеет большую энергию связи экситона (~ 60 мэВ, в 2,4 раза больше тепловой энергии при комнатной температуре), что приводит к яркому излучению оксида цинка при комнатной температуре. Оксид цинка можно комбинировать с GaN для светодиодных приложений. Например, прозрачный проводящий оксидный слой и наноструктуры оксида цинка обеспечивают лучший световой выход. Другие свойства оксида цинка, благоприятные для применения в электронике, включают его устойчивость к высокоэнергетическому излучению и возможность формирования рисунка путем влажного химического травления. Радиационная стойкость делает оксид цинка подходящим кандидатом для использования в космосе. Оксид цинка является наиболее многообещающим кандидатом в области случайных лазеров для создания источника УФ-лазера с электронной накачкой.

Заостренные кончики наностержней из оксида цинка приводят к сильному усилению электрического поля. Поэтому их можно использовать как полевые излучатели.

Слои оксида цинка, легированного алюминием, используются в качестве прозрачных электродов. Компоненты Zn и Al намного дешевле и менее токсичны по сравнению с обычно используемым оксидом индия и олова (ITO). Одно из приложений, которое стало коммерчески доступным, - это использование оксида цинка в качестве переднего контакта для солнечных элементов или жидкокристаллических дисплеев.

Прозрачные тонкопленочные транзисторы (TTFT) могут быть изготовлены из оксида цинка. В качестве полевых транзисторов они могут даже не нуждаться в p – n-переходе, что позволяет избежать проблемы легирования оксида цинка p-типа. Некоторые из полевых транзисторов даже используют наностержни оксида цинка в качестве проводящих каналов.

Датчик с наностержнями из оксида цинка
Датчики с наностержнями из оксида цинка - это устройства, обнаруживающие изменения электрического тока, проходящего через нанопроволоки оксида цинка, из-за адсорбции молекул газа. Селективность по отношению к газообразному водороду была достигнута путем распыления кластеров Pd на поверхность наностержня. Добавление Pd, по-видимому, эффективно при каталитической диссоциации молекул водорода на атомарный водород, увеличивая чувствительность сенсорного устройства. Датчик определяет концентрацию водорода до 10 частей на миллион при комнатной температуре, тогда как реакция на кислород отсутствует. Оксид цинка использовался в качестве иммобилизационных слоев в имуносенсорах, обеспечивая распределение антител по всей области, исследуемой с помощью электрического поля, приложенного к микроэлектродам.

Спинтроника
Оксид цинка также рассматривался для применения в спинтронике: если он легирован 1–10% магнитных ионов (Mn, Fe, Co, V и т. Д.), Оксид цинка может стать ферромагнитным даже при комнатной температуре. Такой ферромагнетизм при комнатной температуре в оксиде цинка: Mn наблюдался, но пока неясно, происходит ли он из самой матрицы или из вторичных оксидных фаз.

Пьезоэлектричество
Было показано, что пьезоэлектричество в текстильных волокнах, покрытых оксидом цинка, способно создавать «автономные наносистемы» с повседневными механическими нагрузками от ветра или движений тела.

В 2008 году Центр определения характеристик наноструктур Технологического института Джорджии сообщил о создании устройства для выработки электроэнергии (так называемого генератора с гибким зарядным насосом), выдающего переменный ток путем растяжения и высвобождения нанопроволок оксида цинка. Этот мини-генератор создает колебательное напряжение до 45 милливольт, преобразуя почти семь процентов приложенной механической энергии в электричество. Исследователи использовали провода длиной 0,2–0,3 мм и диаметром от трех до пяти микрометров, но устройство можно было уменьшить до меньшего размера.

Оксид цинка как анод литий-ионного аккумулятора
В виде тонкой пленки оксид цинка был продемонстрирован в миниатюрных высокочастотных тонкопленочных резонаторах, датчиках и фильтрах.

Литий-ионный аккумулятор
Оксид цинка является перспективным анодным материалом для литий-ионных аккумуляторов, поскольку он дешев, биосовместим и экологически безопасен. Оксид цинка имеет более высокую теоретическую емкость (978 мАч г-1), чем многие другие оксиды переходных металлов, такие как CoO (715 мАч г-1), NiO (718 мАч г-1) и CuO (674 мАч г-1).

Безопасность оксида цинка
В качестве пищевой добавки оксид цинка включен в список общепризнанных безопасных веществ FDA США.

Сам по себе оксид цинка не токсичен; однако опасно вдыхать пары оксида цинка, которые образуются, например, при плавлении и окислении цинка или цинковых сплавов при высокой температуре. Эта проблема возникает при плавлении сплавов, содержащих латунь, поскольку температура плавления латуни близка к температуре кипения цинка. Воздействие оксида цинка в воздухе, которое также происходит при сварке гальванизированной (оцинкованной) стали, может привести к болезни, называемой металлом. дымовая лихорадка. По этой причине обычно оцинкованную сталь не сваривают или сначала удаляют цинк.

Оксид цинка - это неорганическое соединение, используемое в ряде производственных процессов. Его можно найти в каучуках, пластмассах, керамике, стекле, цементе, смазках, красках, мазях, клеях, герметиках, пигментах, продуктах питания, батареях, ферритах, антипиренах и лентах для оказания первой помощи. Он встречается в природе как минерал цинкит, но большая часть оксида цинка производится синтетическим путем. Он также широко используется для лечения множества других кожных заболеваний в таких продуктах, как детская присыпка и барьерные кремы для лечения опрелостей, крем с каламином, шампуни от перхоти и антисептические мази.

Оксид цинка обладает умеренным вяжущим действием и используется местно как успокаивающее и защитное средство при экземе и легких ссадинах, ранах и геморрое. Он также используется с каменноугольной смолой или ихтаммолом при лечении экземы.

Оксид цинка используется в качестве основы для производства ряда стоматологических цементов. Смешанный с фосфорной кислотой, он образует твердый материал, состоящий в основном из фосфата цинка; смешанный с гвоздичным маслом или эвгенолом, он используется в качестве временной пломбы.

Было обнаружено, что фармакологические уровни цинка в виде оксида цинка повышают продуктивность свиней в период после отъема. В некоторых случаях сообщалось, что высокий уровень оксида цинка снижает частоту и тяжесть диареи после отъема. Ответы на оксид цинка и антибиотики кажутся аддитивн

Synonyms:
ZINC OXIDE; 1314-13-2; Zinc White; oxozinc; Amalox; ZnO; Chinese White; Snow white; Emanay zinc oxide; Felling zinc oxide; Zinc oxide (ZnO); Akro-zinc bar 85; Zinc monoxide; zink oxid; çinko oxid; Flowers of zinc; Azo-33; Outmine; Supertah; Zincite; Zincoid; Azodox; Ozide; Ozlo; Zincum Oxydatum; Zinci Oxicum; Zinci Oxydum; Flores de zinci; Hubbuck's White; Blanc de Zinc; Unichem ZO; Vandem VAC; Vandem VOC; çinko oksit; Vandem VPC; Green seal-8; Philosopher's wool; White seal-7; K-Zinc; Powder base 900; Protox type 166; Protox type 167; Protox type 168; Protox type 169; Protox type 267; Protox type 268; Akro-zinc bar 90; Azodox-55; Azodox-55TT; Red Seal 9; EMAR; CI Pigment white 4; Electrox 2500; Actox 14; Actox 16; Kadox 15; Kadox 72; Kadox-25; Zinc oxide [USAN]; Zinca 20; Protox 166; Protox 168; Protox 169; Caswell No. 920; Electox 2500; Cadox XX 78; Actox 216; Cynku tlenek [Polish]; Nogenol; C-Weiss 8 [German]; Azo-55TT; Azo-66TT; Azo-77TT; çinko oksit; Zinc gelatin; C.I. Pigment White 4; RVPaque; Azo 22; Azo-55; Azo-66; Azo-77; No-Genol; Pigment white 4; C.I. 77947; Dome Paste Bandage; A&D Medicated Ointment; XX 78; EINECS 215-222-5; XX 203; XX 601; EPA Pesticide Chemical Code 088502; ZN-0401 E 3/16''; Lassars Paste; Zinc oxide, ACS reagent; Lassar Paste; Zinc oxide, 99.5+%; ZNO; Desitin; zincum oxidatum; Cynku tlenek; oxyde de zinc; Zinc oxide fume; Zinc oxide substrate, 10x10x0.5mm, polished two sides, 0001 orientation; Zinc oxide, 99.99% trace metals basis; C-Weiss 8; Zinc oxide, 99.999%, (trace metal basis); Zinc oxide [USP:JAN]; Zinkoxid; oxido de cinc; Leaded zinc oxide; Zinc (as oxide); Zinc Oxide Powder; Zinc oxide (TN); Zine Oxide ,(S); Zinc (as zinc oxide); EC 215-222-5; Zinc oxide (JP17/USP); Zinc oxide, LR, >=99%; Zinc oxide, analytical standard; Zinc Oxide Nanopowder (Type I); Zinc oxide, p.a., 99.0%; Zinc Oxide Nanopowder (Type II); 9015AF; Zinc oxide, USP, 99-100.5%; Zinc Oxide Nanoparticles / Nanopowder; Zinc oxide, ACS reagent, >=99.0%; Zinc oxide, 30nm,20 wt.% isopropanol; Zinc oxide, tested according to Ph.Eur.; Zinc oxide, 99.999% trace metals basis; Zinc oxide, SAJ first grade, >=99.0%; Zinc oxide, JIS special grade, >=99.0%; Zinc oxide, nanopowder, <100 nm particle size; çinko oksit; Zinc Oxide Nanodispersion Type A-Nonionic (70nm); Zinc Oxide Nanodispersion Type B-Anionic (70nm); Zinc Oxide Nanodispersion Type C-Cationic (70nm); Zinc oxide, nanowires, diam. x L 90 nm x 1 mum; Zinc oxide, nanowires, diam. x L 50 nm x 300 nm; Zinc oxide, nanowires, diam. x L 300 nm x 4-5 mum; Zinc oxide, puriss. p.a., ACS reagent, >=99.0% (KT); Zinc oxide, nanopowder, <50 nm particle size (BET), >97%; Zinc oxide, ReagentPlus(R), powder, <5 mum particle size, 99.9%; Zinc oxide, United States Pharmacopeia (USP) Reference Standard; Zinc oxide substrate, 10x10x0.5mm, polished one side, 0001 orientation; Zinc oxide sputtering target, 76.2mm (3.0in) dia x 3.18mm (0.125in) thick; Zinc oxide sputtering target, 76.2mm (3.0in) dia x 6.35mm (0.250in) thick; Zinc oxide, dispersion, nanoparticles, <110 nm particle size, 40 wt. % in butyl acetate; Zinc oxide, dispersion, nanoparticles, 40 wt. % in ethanol, <130 nm particle size; Zinc oxide, dispersion, nanoparticles, <100 nm particle size (TEM), <=40 nm avg. part. size (APS), 20 wt. % in H2O; Zinc oxide, puriss., meets analytical specification of Ph. Eur., BP, USP, 99-100.5% (calc. for dried substance); Zinc oxide, sputtering target, diam. x thickness 3.00 in. x 0.125 in., 99.99% trace metals basis; ZINC OXIDE; 1314-13-2; Zinc White; oxozinc; Amalox; Chinese White; Snow white; Emanay zinc oxide; Felling zinc oxide; Zinc oxide (ZnO); Akro-zinc bar 85; Zinc monoxide; Flowers of zinc; Azo-33; Outmine; Supertah; Zincite; Zincoid; Azodox; Ozide; Ozlo