Sulfure de cadmium et de zinc

Le sulfure de cadmium et de zinc, souvent appelé sulfure de zinc et de cadmium, est un composé chimique de formule générale Cd_1–xZn_xS. Il s'agit d'une solution solide de sulfure de cadmium CdS et de sulfure de zinc ZnS en proportions variables connu de longue date pour ses propriétés de photoluminescence^[1],[2].

Utilisation

Le sulfure de cadmium et de zinc est surtout connu du grand public à la suite de son utilisation grandeur nature par l'armée américaine dans le cadre de l'opération LAC (en) (Large Area Coverage) pour modéliser, sur le sol américain et canadien avec l'aide de l'université Stanford à la fin des années 1950 et sur le sol britannique avec l'aide de Porton Down au début des années 1960^[3], la dispersion d'armes biologiques susceptibles d'être utilisées par l'URSS lors de la guerre froide^[4]. Le sulfure de cadmium est susceptible de s'accumuler le long des chaînes alimentaires, par exemple dans les plantes et les fruits de mer. L'exposition prolongée ou répétée au sulfure de cadmium est susceptible d'avoir des effets nocifs sur les reins, les os et les voies respiratoires, et de conduire à des insuffisances rénales, de l'ostéoporose et des inflammations chroniques des voies respiratoires^[5].

Recherches

Des solutions solides de Cd_1–xZn_xS avec des taux de zinc de 0,2 ≤ x ≤ 0,35 ont fait l'objet de recherches dans le cadre de la production d'hydrogène par craquage de l'eau à partir de solutions aqueuses contenant des anions SO₃²⁻/S²⁻ comme réactifs sacrificiels en lumière visible^[6]. La texture et les propriétés structurelles et catalytiques de la surface de ces matériaux a été étudiée par isothermes d'adsorption de l'azote, spectroscopie ultraviolet-visible, microscopie électronique à balayage et cristallographie aux rayons X parallèlement à la production d'hydrogène à partir de l'eau en lumière visible. La cristallinité et la structure de bandes des matériaux Cd_1–xZn_xS dépend de leur concentration molaire x en zinc. Le rendement de production d'hydrogène croît pour x allant de 0,2 à 0,3 puis décroît au-delà jusqu'à 0,35.

D'autres recherches ont étudié les nanomatériaux en Cd_1–xZn_xS^[7], tels que des boîtes quantiques avec dispersion de nickel^[8].

Notes et références

1. (en) V. P. Smagin, N. S. Eremina, D. A. Davydov, K. V. Nazarova et G. M. Mokrousov, « Cadmium sulfide photoluminescence in poly(methyl methacrylate)-matrix composites », Inorganic Materials, vol. 52, n^o 6,‎ juin 2016, p. 611-617 (DOI 10.1134/S0020168516060157, lire en ligne)
2. (en) A. A. Isaeva et V. P. Smagin, « Synthesis and Photoluminescence of Nanostructures Based on Zinc, Cadmium, and Manganese Sulfides in a Polyacrylate Matrix », Semiconductors, vol. 54, n^o 12,‎ décembre 2020, p. 1583-1592 (DOI 10.1134/S1063782620120106, Bibcode 2020Semic..54.1583I, lire en ligne)
3. (en) « Porton Down - The Unwitting Victims », sur bbc.co.uk, BBC News, 28 octobre 2002 (consulté le 14 mai 2021).
4. (en) Subcommittee on Zinc Cadmium Sulfide, Commission on Life Sciences, Division on Earth and Life Studies, National Research Council, Toxicologic Assessment of the Army's Zinc Cadmium Sulfide Dispersion Tests, National Academies Press, 1997, PMID 25121215. (ISBN 978-0309590556)
5. (en) « Cadmium Sulfide », sur web.archive.org, NIOSH, CDC, 18 avril 2007 (consulté le 14 mai 2021).
6. (en) F. del Valle, A. Ishikawa, K. Domen, J. A. Villoria de la Mano, M. C. Sánchez-Sánchez, I. D. González, S. Herreras, N. Mota, M. E. Rivas, M. C. Álvarez Galván, J. L. G. Fierro et R. M. Navarro, « Influence of Zn concentration in the activity of Cd_1−xZn_xS solid solutions for water splitting under visible light », Catalysis Today, vol. 143, n^os 1-2,‎ 15 mai 2009, p. 51-56 (DOI 10.1016/j.cattod.2008.09.024, lire en ligne)
7. (en) Yong-Jun Yuan, Daqin Chen, Zhen-Tao Yu et Zhi-Gang Zou, « Cadmium sulfide-based nanomaterials for photocatalytic hydrogen production », Journal of Materials Chemistry A, vol. 6, n^o 25,‎ 14 mai 2018, p. 11606-11630 (DOI 10.1039/c8ta00671g, lire en ligne)
8. (en) D. W. Su, J. Ran, Z. W. Zhuang, C. Chen, S. Z. Qiao, Y. D. Li et G. X. Wang, « Atomically dispersed Ni in cadmium-zinc sulfide quantum dots for high-performance visible-light photocatalytic hydrogen production », Sciences Advances, vol. 6, n^o 33,‎ 14 août 2020, article n^o eaaz8447 (PMID 32851158, PMCID 7428344, DOI 10.1126/sciadv.aaz8447, Bibcode 2020SciA....6.8447S, lire en ligne)