El sulfuro de indio (III) (sesquisulfuro de indio, sulfuro de indio (2:3), sulfuro de indio (3+)) es un compuesto inorgánico con la fórmula In 2 S 3 .
Tiene un olor a "huevo podrido" característico de los compuestos de azufre y produce gas de sulfuro de hidrógeno cuando reacciona con ácidos minerales. [2]
Se conocen tres estructuras diferentes (" polimorfos "): el amarillo, α-In 2 S 3 tiene una estructura cúbica defectuosa, el rojo β-In 2 S 3 tiene una estructura tetragonal defectuosa, y el γ-In 2 S 3 tiene una estructura en capas. La forma roja, β, se considera la forma más estable a temperatura ambiente, aunque la forma amarilla puede estar presente dependiendo del método de producción. El In 2 S 3 es atacado por ácidos y por sulfuro. Es ligeramente soluble en Na 2 S. [3]
El sulfuro de indio fue el primer compuesto de indio jamás descrito, y se informó en 1863. [4] Reich y Richter determinaron la existencia del indio como un nuevo elemento a partir del precipitado de sulfuro.
En el In 2 S 3 se encuentran centros tetraédricos In(III) unidos a cuatro ligandos sulfido.
El α-In 2 S 3 tiene una estructura cúbica defectuosa. El polimorfo sufre una transición de fase a 420 °C y se convierte en la estructura de espinela del β-In 2 S 3 . Otra transición de fase a 740 °C produce el polimorfo estratificado γ-In 2 S 3 . [5]
El β-In 2 S 3 tiene una estructura de espinela defectuosa. Los aniones sulfuro están empaquetados en capas, con cationes In(III) coordinados octaédricamente presentes dentro de las capas y cationes In(III) coordinados tetraédricamente entre ellas. Una parte de los intersticios tetraédricos está vacía, lo que conduce a los defectos en la espinela. [6]
El β-In 2 S 3 tiene dos subtipos. En el subtipo T-In 2 S 3 , las vacantes coordinadas tetragonalmente están en una disposición ordenada, mientras que las vacantes en C-In 2 S 3 están desordenadas. El subtipo desordenado del β-In 2 S 3 muestra actividad para la producción fotocatalítica de H 2 con un cocatalizador de metal noble, pero el subtipo ordenado no. [7]
El β- In2S3 es un semiconductor de tipo N con una banda prohibida óptica de 2,1 eV. Se ha propuesto su uso para sustituir al peligroso sulfuro de cadmio , CdS, como capa intermedia en las células solares [8] y como semiconductor adicional para aumentar el rendimiento de los sistemas fotovoltaicos basados en TiO2 [7] .
El polimorfo inestable γ-In 2 S 3 tiene una estructura en capas.
El sulfuro de indio generalmente se prepara mediante la combinación directa de los elementos.
Se ha explorado la producción a partir de complejos volátiles de indio y azufre, por ejemplo ditiocarbamatos (por ejemplo, Et2InIIIS2CNet2 ) , para técnicas de deposición de vapor . [ 9]
Se pueden formar películas delgadas del complejo beta mediante pirólisis química por pulverización. Se rocían soluciones de sales de In(III) y compuestos orgánicos de azufre (a menudo tiourea ) sobre placas de vidrio precalentadas, donde los productos químicos reaccionan para formar películas delgadas de sulfuro de indio. [10] Cambiar la temperatura a la que se depositan los productos químicos y la relación In:S puede afectar la brecha de banda óptica de la película. [11]
Los nanotubos de sulfuro de indio de pared simple se pueden formar en el laboratorio mediante el uso de dos solventes (uno en el que el compuesto se disuelve mal y otro en el que se disuelve bien). Se produce un reemplazo parcial de los ligandos de sulfuro por O 2− y el compuesto forma nanobobinas delgadas, que se autoensamblan en matrices de nanotubos con diámetros del orden de 10 nm y paredes de aproximadamente 0,6 nm de espesor. El proceso imita la cristalización de proteínas . [12]
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El polimorfo β-In 2 S 3 , en forma de polvo, puede irritar los ojos, la piel y los órganos respiratorios. Es tóxico si se ingiere, pero se puede manipular de forma segura en condiciones de laboratorio convencionales. Se debe manipular con guantes y se debe tener cuidado de no inhalar el compuesto y de evitar que entre en contacto con los ojos. [13]
Existe un interés considerable en utilizar In2S3 para reemplazar al semiconductor CdS (sulfuro de cadmio) en dispositivos fotoelectrónicos. El β-In2S3 tiene un intervalo de banda ajustable, lo que lo hace atractivo para aplicaciones fotovoltaicas, [11] y muestra potencial cuando se usa junto con TiO2 en paneles solares, lo que indica que también podría reemplazar al CdS en esa aplicación. [ 7 ] El sulfuro de cadmio es tóxico y debe depositarse con un baño químico , [14] pero el sulfuro de indio (III) muestra pocos efectos biológicos adversos y puede depositarse como una película delgada a través de métodos menos peligrosos. [11] [14]
Se pueden cultivar películas delgadas de β- In2S3 con diferentes intervalos de banda, lo que las hace ampliamente aplicables como semiconductores fotovoltaicos, especialmente en células solares de heterojunción . [11]
Las placas recubiertas con nanopartículas beta- In2S3 se pueden utilizar de manera eficiente para la división de agua PEC (fotoelectroquímica). [15]
Una preparación de sulfuro de indio hecha con el radioactivo 113In se puede utilizar como agente de escaneo pulmonar para imágenes médicas . [16] Es bien absorbido por los tejidos pulmonares, pero no se acumula allí.
Las nanopartículas de In 2 S 3 emiten luminiscencia en el espectro visible. La preparación de nanopartículas de In 2 S 3 en presencia de otros iones de metales pesados crea fósforos azules, verdes y rojos de gran eficacia , que se pueden utilizar en proyectores y pantallas de instrumentos. [17]
