코벨라이트

Covellite
코벨라이트
Covellite-252597.jpg
일반
카테고리황화물 광물
공식
(유닛)		황화구리:CuS
IMA 기호이력서[1]
스트룬츠 분류2. CA.05a
다나 분류02.08.12.01
수정계육각형
크리스털 클래스십육각쌍뿔(6/mm)
H-M 기호(6/m 2/m 2/m)
스페이스 그룹P63/mmc
단위 셀a = 3.7938Ω, c = 16.341Ω, Z = 6
신분증
색.인디고 블루 또는 더 진한 무지개빛, 황동 황색에서 짙은 빨강
수정 습관얇은 판상의 육각형 결정과 로제트도 질량이 크고 입상합니다.
갈라짐{0001}에 최적
고집유연한
모스 척도 경도1.5 - 2
광택준금속, 수지 또는 무광의 기울기
스트릭납회색
명료성불투명.
비중4.6 - 4.8
광학적 특성단축(+)
굴절률nω = 1.450ε n = 2.620
다원성심청색에서 옅은 청색으로 표시됨
가용성2.5
기타 특징운모 균열
레퍼런스[2][3][4]
유타 주 샌프란시스코 광구의 혼 실버 광산에서 생산된 광택이 나는 찰카피라이트(경량)를 대체 및 엠바인하는 Covellite(회색).210 직경으로 확대.

Covellite(코벨린이라고도 함)는 CuS라는 [4]공식의 희귀 황화구리 광물입니다.이 남색 광물은 일반적으로 제한된 양의 2차 광물로 구리의 중요한 광석은 아니지만 광물 [4]수집가들에게 잘 알려져 있다.

이 광물은 일반적으로 황화구리 퇴적물의 2차 농축(수퍼진) 구역에서 발견된다.일반적으로 칼코사이트, 찰카피라이트, 보르나이트, 에나르사이트, 황철광 및 기타 황화물 코팅으로 발견되며, 종종 다른 [5]광물의 의사형 치환으로 발생합니다.첫 번째 기록은 1832년 N. [4]Cobelli의 이름을 따서 공식적으로 명명된 Vesuvius 산에서 나온 것이다.

구성.

Covellite는 CuS라는xy 공식의 2치동 황화물군에 속하며, 1:2 ~ 2:1(Cu/S)의 광범위한 구리/황비를 가질 수 있다.그러나 이 계열은 결코 연속적이지 않으며, covellite CuS의 균질성 범위는 좁다.황 CuS가x 풍부한 물질로 x~1.1~1.2가 존재하지만 다수의 인접한 단위 [6]셀에 걸쳐 있는 구조물의 육각형 지면 변조인 "슈퍼 구조"를 나타낸다.이는 코벨라이트의 특수 특성 중 몇 가지가 이 수준의 분자 구조의 결과임을 나타냅니다.

구리 단황화물에 대해 기술한 바와 같이, 코벨라이트를 구성하는 원자에 대한 포르말 산화 상태의 할당은 [7]기만적이다.이 공식은 Cu, S라는2− 설명을2+ 암시하는 것처럼 보일 수 있습니다. 사실 원자 구조는 구리와 황이 각각 두 가지 다른 기하학적 구조를 채택하고 있음을 보여줍니다.그러나 광전자 분광법, 자기 및 전기적 특성은 모두 Cu([7]d9) 이온이 없음을2+ 나타낸다.산화물 CuO와는 대조적으로 재료는 자성 반도체가 아니라 폴리 파라마그네틱이 [8]약한 금속 도체이다.따라서 이 광물은 Cu와2− S가2+ 아닌 Cu와− S로+ 구성되는 것으로 더 잘 설명된다.S쌍의− 비닫힘 껍질이 S를22− 형성하는 황철광에 비해 [7]황 원자는 3분의 2밖에 남아 있지 않다.나머지 1/3은 짝을 이루지 않은 상태로 남아 있으며 Cu 원자와 함께 질화붕소를 연상시키는 육각형 층을 형성한다.[7]따라서 CuSS의 설명은+3−22− 금속 전도성으로 이어지는 원자가 대역의 비국소화 홀과 함께 적절해 보인다.그러나 후속 밴드 구조 계산에서는 구멍이 쌍으로 구성되지 않은 황보다 황 쌍에 더 많이 위치한다는 것을 알 수 있습니다.즉, 황산화상태 -2와 -1/2가 혼합된 CuSS가+32−2− 더 적합하다.1976년과 1993년에 연구자들의 CuSS의+32−2− 확장 공식에도 불구하고, 다른 연구자들은+42+2 CuCu22(2[9][10]S)S와 같은 변형을 내놓았다.

구조.

황화동인 경우, Covellite는 복잡한 층상 구조를 가지며,[10] 각각 삼각 평면(비공통22) 및 사면체 배위의 구리 원자와 CuS의 층을 번갈아 가진다.층은 S [10]이합체라고 불리는2 S-S 결합(반데르발스 힘에 기초함)으로 연결됩니다.CuS22 레이어는 c축을 따라 하나의 l/3 결합(레이어에 수직)만 있으므로 완전한 분할 {0001}[7]을(를) 생성하기 위해 해당 방향으로 하나의 결합만 있습니다.부분적으로 채워진 3p 궤도로 인해 여러 층에 걸쳐 전도율이 높아져 전자 [10]이동성이 용이해집니다.

형성

코벨라이트 현미경 사진

자연발생

코벨라이트는 보통 퇴적물에서 이차 구리 광물로 발견된다.코벨라이트는 구리가 1차 [11]황화물인 표면 퇴적물의 풍화 환경에서 형성되는 것으로 알려져 있습니다.1차 광물로서 코벨라이트의 형성은 열수 조건에 한정되어 있기 때문에, 구리 광상이나 화산 [8]승화물에서는 거의 볼 수 없다.

합성

코벨라이트 특유의 결정구조는 코벨라이트 [12][13]합성을 시도할 때 나타나는 복잡한 산화형성조건과 관련이 있다.그것의 형성은 또한 그것이 파생된 황화물의 상태와 역사에 따라 달라진다.실험 증거는 암모늄 메타바나데이트(NHVO43)가 다른 [13]황화동으로부터 코벨라이트의 고체 상태 변환에 잠재적으로 중요한 촉매임을 보여준다.연구진은 다양한 온도에서 황산염을 [14]감소시키는 박테리아에 의해 혐기성 조건에서도 코벨라이트가 생산될 수 있다는 사실을 발견했다.그러나, 코벨라이트의 풍부함은 높을 수 있지만, 결정 크기의 성장은 실제로 [14]박테리아의 물리적 제약에 의해 억제되기 때문에, 더 많은 연구가 남아 있다.암모늄 바나데이트의 존재는 다른 황화 구리의 고체상태에서 코벨라이트 [12]결정으로의 전환에 중요하다는 것이 실험적으로 증명되었다.

발생.

독일 검은 숲에서 온 코벨라이트

Covellite는 전 세계에 널리 퍼져 있으며, 중부 유럽, 중국, 호주, 미국 서부 및 아르헨티나에 [4]많은 지역이 있습니다.많은 것들이 조산대 근처에서 발견되는데, 조산대의 강수량은 종종 풍화작용을 한다.1차 광물 형성의 예는 [4]몬태나 주 실버보우 카운티에서 발견된 수심 1,150m의 열수맥이다.2차 광물로서 초유전농축구역의 하강표면수로서 코벨라이트를 형성해, 같은 [4]부위의 하이포젠 황화물(피라이트 및 칼카피라이트)에 산화 및 재증착한다.뉴멕시코의 [15]붉은 침상에서 유기 파편을 대체한 특이한 코벨라이트 발생이 발견되었다.

이 광물의 발견자인 니콜라 코벨리 (1790년-1829년)는 지질학과 화산학, 특히 베수비오 화산 [4]폭발에 관심이 있었지만 식물학과 화학 교수였다.용암에 대한 그의 연구는 코벨라이트를 [4]포함한 몇몇 알려지지 않은 광물을 발견하게 했다.

적용들

초전도체

코벨라이트는 최초로 자연적으로 발생하는 [16]초전도체였다.CuS3/CuS의2 프레임워크는 특정 상태에서의 초전도 촉진 전자 과잉을 허용하며, 열 손실은 예외적으로 낮습니다.재료 과학은 이제 몇몇 코벨라이트의 좋은 특성을 알고 있고 몇몇 연구자들은 코벨라이트를 [17][18]합성하는 데 열중하고 있다.코벨라이트 CuS 초전도 연구의 활용은 리튬 배터리의 음극, 암모늄 가스 센서, 금속 칼코게나이드 [19][20][21]박막을 이용한 태양광 소자에서 확인할 수 있다.

리튬 이온 배터리

리튬 배터리의 대체 음극 재료에 대한 연구는 종종 황화 [22]구리의 화학량 및 사면체 층 구조의 복잡한 변화를 조사한다.장점은 제한된 독성과 낮은 [23]비용입니다.사이클링 시 방전 곡선이 평평한 코벨라이트(10-3 S cm-1)와 높은 이론 용량(560 mAh g-1)은 [23]용량에 중요한 역할을 하는 것으로 확인되었습니다.다양한 구성 방식도 저비용의 한 요인이다.그러나 사이클 안정성과 속도론 문제로 인해 향후 [23]연구 개발이 이루어질 때까지 주류 리튬 배터리의 코벨라이트 활용 진행이 제한되고 있다.

나노구조

코벨라이트의 전자 이동성과 자유 구멍 밀도 특성은 나노 입자 및 나노 결정체가 다양한 [24][25]크기의 구조를 제공하기 때문에 나노 결정체에게 매력적인 선택입니다.그러나 이 능력은 모든 황화동체가 가지는 [24]판상 구조에 의해 제한될 수 있다.비등방성 전기 전도율은 층 내에서(즉,[24] c축에 수직) 더 높은 것으로 실험적으로 입증되었다.연구진은 1개의 단위 셀과 2개의 구리 원자 층을 가진 약 2nm 두께의 코벨라이트 나노소립과 약 100nm의 직경이 산소 환원 반응(ORR)[24]에서 전자 촉매의 이상적인 치수라는 것을 밝혀냈다.기초면은 우선적인 산소 흡착을 경험하고 더 큰 표면적은 전자 [24]전달을 촉진합니다.이와는 대조적으로, 주변 조건과 함께, 4 nm 폭과 30 nm 이상의 직경을 가진 나노입자가 더 적은 비용과 [25]에너지로 실험적으로 합성되었다.반대로, 코벨라이트 나노 입자에서 관측된 국소 표면 플라스몬 공명은 최근 나노 [26][27]결정의 화학량계에 의존하는 밴드 갭 키와 관련지어지고 있다.따라서, 코벨라이트 [24][26]CuS를 가진 나노 구조를 이용하여 미래의 화학 감지 장치, 전자 장치 및 기타 기기들을 탐색하고 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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