リン化亜鉛(Zn 3 P 2)は無機化合物です。灰色の固体ですが、市販品はしばしば暗色または黒色です。殺鼠剤として使用されています。[ 5 ] Zn 3 P 2は、1.5 eVの直接バンドギャップを持つII-V半導体であり[ 6 ] 、太陽電池への応用が期待されています。[ 7 ]亜鉛-リン系には、2 つ目の化合物である二リン化亜鉛(ZnP 2)が存在します。
リン化亜鉛は亜鉛とリンの反応によって製造できますが、重要な用途では、ヒ素化合物を除去するための追加の処理が必要になる場合があります。[ 8 ]
別の調製方法としては、トリ-n-オクチルホスフィンとジメチル亜鉛を反応させる方法がある。[ 9 ]
リン化亜鉛は水と反応して、非常に毒性の高いホスフィン(PH 3)と水酸化亜鉛(Zn(OH) 2)を生成します。
Zn 3 P 2は室温では正方晶構造をとり、約 845 °Cで立方晶構造に変化する。 [ 10 ]室温では、P 原子は離散的に存在し、亜鉛原子は四面体配位、リンは六配位であり、亜鉛原子は歪んだ立方体の 6 つの頂点に位置する。[ 11 ]
リン化亜鉛の結晶構造は、ヒ化カドミウム(Cd 3 As 2)、ヒ化亜鉛(Zn 3 As 2)、リン化カドミウム(Cd 3 P 2)の結晶構造と非常によく似ている。これらのZn-Cd-P-As 四元系化合物は、完全な連続固溶体を示す。[ 12 ]
リン化亜鉛は、強い光吸収とほぼ理想的なバンドギャップ(1.5eV)を持つため、薄膜太陽電池用途に理想的な候補です。さらに、亜鉛とリンは地殻に豊富に存在するため、他の薄膜太陽電池と比較して材料抽出コストが低くなります。亜鉛とリンはどちらも無毒であり、カドミウムテルルなどの他の一般的な市販の薄膜太陽電池には当てはまりません。[ 13 ]
アルバータ大学の研究者らは、コロイド状リン化亜鉛の合成に初めて成功した。これ以前は、研究者らはバルク状リン化亜鉛から効率的な太陽電池 を作製できたが、その製造には850 ℃を超える温度、または複雑な真空蒸着法が必要だった。対照的に、リン化亜鉛「インク」に含まれるコロイド状リン化亜鉛ナノ粒子は、スロットダイコーティングまたはスプレーコーティングによって、安価で容易な大規模生産を可能にする。[ 14 ]
これらのリン化亜鉛薄膜の試験と開発はまだ初期段階にあるが、初期の結果は良好である。リン化亜鉛ナノ粒子インクから作製されたプロトタイプのヘテロ接合デバイスは、整流比600、オン/オフ比100近い光感度を示した。これらはどちらも太陽電池の適合性ベンチマークとして許容できる値である。実用化にはナノ粒子インクの形成とデバイス構造の最適化に関する開発がまだ必要だが、10年以内にはスプレー式リン化亜鉛太陽電池の実用化が可能になるかもしれない。[ 15 ]
金属リン化物は殺鼠剤として使用されてきました。餌とリン化亜鉛の混合物をげっ歯類が食べられる場所に置いておくと、げっ歯類の消化器系にある酸がリン化物と反応して有毒なホスフィンガスが発生します。この害獣駆除方法は、げっ歯類が他の一般的な毒物に対して耐性を持っている地域で有効である可能性があります。リン化亜鉛に類似した殺虫剤としては、リン化アルミニウムやリン化カルシウムなどがあります。
リン化亜鉛は通常、ネズミ駆除剤に約0.75~2%の量で添加されます。このような駆除剤は、加水分解によって遊離したホスフィンに特徴的な、強い刺激臭のあるニンニクのような臭いがあります。[ 16 ]この臭いはネズミを引き寄せますが、他の動物には忌避効果があります。駆除剤は、ネズミを一回の摂取で殺すために、十分に魅力的な餌の中に十分な量のリン化亜鉛を含んでいる必要があります。致死量以下の量では、生き残ったネズミが将来遭遇するリン化亜鉛駆除剤に対して忌避効果を示す可能性があります。
殺鼠剤グレードのリン化亜鉛は通常、リン化亜鉛75%と酒石酸アンチモンカリウム25%を含む黒色の粉末として販売されており、人や家畜が誤って摂取した場合に嘔吐を誘発する催吐剤が含まれています。しかし、嘔吐反射を持たないネズミ、マウス、モルモット、ウサギに対しては依然として有効です。[ 17 ]
ニュージーランド環境保護庁は、フクロネズミの地上駆除用としてマイクロカプセル化リン化亜鉛(MZPペースト)の輸入と製造を承認した。申請はペストテック社が行い、コノベーション社、リンカーン大学、動物衛生委員会が支援した。特定の状況下では、追加の脊椎動物毒として使用される。1080毒とは異なり、空中散布には使用できない。[ 18 ]
リン化亜鉛は、特に摂取または吸入した場合に非常に毒性が強い。その毒性の原因は、水や酸と反応してリン化合物(通常はホスフィン)を放出することにある。ホスフィンは非常に毒性が強く、微量のP₂H₄を含むと自然発火性を示す。また、ホスフィンは空気よりも密度が高いため、十分な換気がないと地面付近に留まる可能性がある。