اکسید روی تقریبا نامحلول در آب بوده و معمولا به شکل یک پودر سفید قابل تزریق است که معمولا به آن «روی سفید»، یا «گل روی» می‌گویند. این بدنه سفید پودری قبلا به دلیل جنبه‌های کرکی و سبک پشم فلسفی نامیده می شد. سپس به عنوان یک بدن “غیر قابل نفوذ و ثابت” در نظر گرفته شد.
کارخانه تولیدی اکسید روی نمایندگی فروش زینک اکساید با بهترین قیمت در بهترین مرکز معتبر در ایران فعالیت می کند.
در آزمایشگاه، می توان آن را با کلسینه کردن کربنات روی یا نیترات روی به دست آورد، که به ترتیب باعث آزاد شدن دی اکسید کربن و دی اکسید نیتروژن می شود که دومی بسیار انفجاری تر است.
کربنات روی ZnCO 3 اسمیتسونیت تا حدود 300 درجه سانتیگراد گرم می شود → پودر ZnO + دی اکسید کربن CO 2
اما حرارت دادن ساده بدنه فلزی ساده روی به رنگ قرمز، در یک بوته باز، در اثر واکنش گرمازا، تکه های اکسید روی ایجاد می کند، زیرا بخار روی در دمایی نزدیک به نقطه جوش خود در هوا می سوزد. فرآیند صنعتی دهه 1880 بر اساس این اصل برای به دست آوردن مواد خالی مختلف از اکسیدهای روی بود: در واقع، فلز روی قرار داده شده در مخازن خاکی به شدت گرم می شد و سپس بخار روی در جریان هوا فرستاده می شد. جعبه های متوالی پوسته ها را جمع آوری کردند، اولین رسوب “سفید پودری یا پودری روی” را تشکیل داد، لایه بالایی که از سبک ترین آنها تشکیل شده بود “سفید برفی” نامیده شد.
بخار فلز روی +1/2 گاز اکسیژن (O2 از هوا) → سنگدانه ZnO پودری + 698 کیلوژول بر مول
این جامد سفید می تواند بی شکل یا کریستالی باشد. ساختار اکسید روی کریستالی شش ضلعی در طبیعت به شکل روی وجود دارد، یک ماده معدنی که اغلب حاوی منگنز است و در نتیجه دارای رنگ زرد تا قرمز است اما اکثر اکسید روی مورد استفاده به صورت صنعتی در کارخانه های بزرگ تولید می شود.
مشخصات فیزیکی اکسید روی
اکسید روی هنگامی که سرد است سفید است، اما زمانی که گرم می شود زرد می شود. رنگ با دما برگشت پذیر است. اکسید روی یک نیمه هادی با پهنای باند 3.3 eV است. بنابراین نور مرئی را جذب نمی کند، که شفافیت آن را توضیح می دهد. در فرم پودر، نور از سطح هر کریستال منعکس می شود و بنابراین ماده به رنگ سفید در نظر گرفته می شود. با این حال، جای خالی اکسیژن می تواند در این ماده ایجاد شود، به خصوص در دماهای بالا، به همین دلیل است که اکسید روی هنگام گرم شدن زرد می شود. این اثر ترموکرومیا نامیده می شود. از طرف دیگر، اکسید روی یک اثر پیزوالکتریک از خود نشان می دهد.
اکسید روی پرکاربردترین پیزوالکتریک
ZnO یکی از محبوب ترین مواد پیزوالکتریک به دلیل اتصال الکترومکانیکی و پیزوالکتریک قوی است. منشا پیزوالکتریک از ساختار کریستالی شش ضلعی آن می آید که مرکز تقارن ندارد. در واقع، سلول واحد از پشته ای از بارهای مثبت و بارهای منفی تشکیل شده است، ما می توانیم یک دوقطبی الکتریکی ابتدایی را در آنجا ببینیم.
این دوقطبی دارای یک قطبش خود به خود است. اگر یک محدودیت خارجی اعمال شود، بارهای مثبت و منفی حرکت می کنند. ایجاد یک قطبش پیزوالکتریک وجود دارد.
عیوب اکسید روی و خواص نوری اکسید روی
عیوب اکسید روی می تواند ناخالصی، نقص بلورینگی، نقص گسترده یا حتی مولکول های جذب شده باشد. این عیوب تاثیر زیادی بر خواص الکترونیکی این ترکیب خواهد گذاشت. خواص نوری اکسید روی را می توان با روش های مختلفی مانند جذب نوری، انتقال، انعکاس یا حتی نورتابی اندازه گیری کرد.
به لطف این ویژگی ها، کاربردهای زیادی را می توان در نظر گرفت.
اکسید روی برای ترموالکتریک
ترموالکتریک فناوری است که مستقیما جریان گرما را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند.
برعکس، می تواند با مصرف انرژی الکتریکی، گرما را بین یک منبع سرد و یک منبع گرم منتقل کند. این اصل تبرید یا پمپ حرارتی است. سه اثر ترموالکتریک ناشی از جفت رسانایی الکتریکی – حرارتی وجود دارد:
- اثر Seebeck
- اثر پلتیه
- اثر تامسون
یک سلول ترموالکتریک از یک نیمه هادی نوع n مثلا ZnO و یک نیمه هادی نوع p تشکیل شده است. این نیمه هادی ها به صورت سری الکتریکی و موازی حرارتی به هم متصل می شوند. راندمان دستگاه های ترموالکتریک با رقم مریت ZT افزایش می یابد.
شرکت تولیدی اکسید روی برای فتوولتائیک
از اوایل دهه 1990، فناوری جدیدی به نام سلول های خورشیدی رنگی حساس به نور در نتیجه کار شیمیدان مایکل گراتزل پدیدار شد. سلول های خورشیدی رنگی سیستم هایی هستند که از مواد نیمه هادی تشکیل شده اند که توانایی تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی را دارند. این تبدیل به دلیل اثر فتوولتائیک است که شامل گرفتن انرژی فوتون های دریافتی برای آزاد کردن حامل های بار از باند ظرفیت به نوار رسانایی است. یکی از این اجزای کلیدی آند عکس است. این شامل یک لایه نازک از نیمه هادی با نوار ممنوعه گسترده است، مانند ZnO.
انتخاب نیمه هادی برای بهینه سازی سلول های خورشیدی ضروری است. باید معیارهای مختلفی را برآورده کند:
باید از نوع n و شکاف گسترده باشد.
باید یک سطح خاص بزرگ داشته باشد.
پارامترهای مهم دیگری مانند تزریق الکترون ها، تحرک حامل های بار یا حتی طول عمر الکترون ها در نیمه هادی در نظر گرفته شده باید در نظر گرفته شوند. امروزه پرکاربردترین نیمه هادی در سلول های فتوولتائیک، اکسید تیتانیوم، TiO2 است.
یک روش بسیار امیدوارکننده برای رشد این سلول ها، جایگزینی این اکسید با نانوذرات اکسید روی است. مسیرهای مصنوعی نانوذرات اکسید روی به دو بخش اصلی طبقه بندی می‌شوند:
- سنتز فاز بخار
- سنتز فاز جامد (مثال: سنتز هیدروترمال).
ZnO یک رقیب واقعی TiO2 است زیرا تنوع مورفولوژیکی زیاد و خواص ذاتی آن به طور مداوم بازده تبدیل نور سلول های فتوولتائیک را افزایش می دهد .علاوه بر این،ZnO دارای تحرک الکترون بالایی است که برای انتقال الکترون مطلوب است.
استفاده اکسید روی برای موارد مختلف تجاری
در بسیاری از کاربردها، مانند ساخت شیشه، سرامیک، در تشکیل اوژنات، در ترکیب غذاها و کرم های ضد آفتاب استفاده می شود.
این اول از همه یک رنگدانه پایدار در رنگ است که از اواخر قرن 18 برای جایگزینی سرب سفید یا اکسید سرب PbO استفاده می شود. به پیشنهاد شیمیدان و نمکدان ژان باپتیست کورتوا، که توسط گایتون دو مورو اداره می شود. اکسید سرب یک ترکیب شیمیایی است که مطمئنا بسیار سمی‌تر است، منشا مسمومیت دردناک سرب (قلنج)، شدید، به سرعت غیرقابل درمان (مسمومیت با سرب) و علاوه بر آن رنگدانه‌ای است که در حضور H2S به راحتی سیاه می شود. یا در یک محیط تجزیه آلی حساس بوده و این گاز را آزاد می کند، اما در برابر آب و هوای بد مقاومت بیشتری دارد. برای رنگ روغن همیشه از اکسید روی یا روی سفید استفاده می شود. در حضور سولفیدها سیاه نمی شود یا خیلی کم نمی شود زیرا سولفید روی که احتمالا تشکیل می شود یک رنگدانه سفید یا خاکستری سفید است.
بیشتر بخوانید: اکسید روی شکوهیه قم