二硒化鉑

二硒化鉑是一種無機化合物，化學式為PtSe₂。它是層狀物質，可以分成薄層至三原子厚的單層。厚度不同，PtSe₂可以展現出半金屬或半導體特性。

二硒化鉑
英文名	Platinum(IV) selenide Platinum diselenide
別名	硒化鉑(IV)
識別
CAS號	12038-26-5  Y
PubChem	101946448
SMILES	[Se]=[Pt]=[Se]
性質
化學式	PtSe2
摩爾質量	353 g·mol−1
外觀	不透明的黃白色金屬光澤固體
密度	9.54
熔點	（分解）
溶解性（水）	難溶
能隙	0 (粒狀) 1.3 eV (單層) eV
結構
晶體結構	空間群 P3m1 164 hexagonal
晶格常數	a = 3.728[1], c = 5.031
配位幾何	八面體
相關物質
其他陰離子	二氧化鉑 二硫化鉑 二碲化鉑
其他陽離子	二硒化鈀
相關化合物	Pt5Se4
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

二硒化鉑在自然界中以硒鉑礦（Sudovikovite）的形式存在，該礦以俄羅斯石油學家N.G. Sudovikov（1903 - 1966）命名。礦石的硬度在2到2.5之間。硒鉑礦發現於俄羅斯卡累利阿共和國的Zaonezhie半島的Velikaya Guba鈾釩礦床的Srednyaya Padma礦區中。^[2]

製備

在1909年，Minozzi第一個報道了通過相應的元素單質製備二硒化鉑。^[3]

將鉑薄箔在400℃時與硒蒸氣加熱可以得到二硒化鉑。^[4][5]

鉑的111晶面暴露於硒蒸氣中，270℃可以形成單層PtSe₂.^[6]

除了這些硒化法外，PtSe₂也可以通過在水溶液中用硒化氫處理Pt(IV)得到，或者是加熱四氯化鉑和硒的混合物。^[3]

性質

二硒化鉑的晶體結構為CdI₂，形成的是層狀結構。每個單層有鉑原子中心，硒原子在鉑的上方和下方。這種結構也稱為「1T」，屬於三角晶系。每層僅由弱鍵結合在一起，因此可以將片剝離為雙層或單層。^[7]

塊狀的PtSe₂是半金屬材料，單層是半導體材料。^[7]塊狀材料的電導率為620,000 S/m。^[8]

XPS光譜顯示了在Pt 4f處有72.3eV的峰，在Pt 5p_3/2有55.19和54.39eV的峰^[7]；Se 3d_3/2和3d_5/2分別有55.19和54.39eV的峰。^[6]

聲子振動由紅外活性A_2u（Se在Pt面外振動）、E_u（層振動，Se相對於Pt）和拉曼活性A_1g（Se頂部和底部原子沿相反方向205cm^-1移動）、E_g（在平面Se原子相對於頂部和底部移動175cm⁻¹）。在拉曼光譜中，當測量與入射光線垂直偏振的受激發射時，A_1g被減弱。堆疊更多的層時，E_g模式發生紅移。（雙層材料為166cm⁻¹，塊狀材料為155cm⁻¹）。當厚度變化時，A_lg排放僅略有變化。^[7]

對於單層，帶隙為1.2eV（計算值），雙層的為0.21eV（計算值）。對於三層或更厚的物質，會失去一個帶隙並變為半金屬性質。^[6]

PtSe₂可以在特定氣體（如二氧化氮）存在下改變其電導性。在幾秒鐘內，NO₂吸附在PtSe₂材料的表面，降低了電阻。當氣體不存在時，大約一分鐘內會回到高電阻的狀態。^[4]PtSe₂的塞貝克係數為40 μV/K。^[9]

雖然二硒化鉑是非磁性的，但是當存在高達10%的鉑空位並且其被置於5％的應變下時，它預計將變為鐵磁性。^[10]

二硒化鉑的單層顯示螺旋旋轉紋理，對諸如此類的中心對稱材料來說，這一性質並不是我們想要的。這個性質可能是由於局部偶極誘導的拉什巴效應（英語：Rashba effect），這意味著PtSe₂是潛在的自旋電子材料。^[11]

化學反應

目前已知的是水和氧在室溫下僅與二硒化鉑發生物理吸附，所對應的能量分別為−0.19 eV和−0.13 eV，遠低於室溫下發生反應所需的能量。^[8]