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2.2 Ⅱ-Ⅵ族金属硫化物晶体结构
Ⅱ-Ⅵ族金属硫化物半导体是迄今为止报道最热门的光催化剂，主要包括ZnS，CdS和Cd1-xZnxS（或ZnxCd1-xS）固溶体等。它们的晶体结构常见的有闪锌矿（zinc blende）和纤锌矿（wurtzite）两种，如图2.1所示。
图2.1 金属硫化物晶体结构示意图
闪锌矿的晶格结构为面心立方（FCC），纤锌矿的晶格结构为密排六方点阵（CPH）。两个晶格结构均由两种子晶格所构成，其中金属原子和硫原子分别取代两个子晶格的节点原子。两种结构的堆叠次序不同：闪锌矿的堆叠次序为A-aB-bC-cA-aB-bC-c，而纤锌矿的堆叠次序为A-aB-bA-aB-b，其中大写字母表示纯金属晶面，而小写字母表示纯硫原子晶面，反之亦然［4］。
以ZnS为例，对其晶体结构进行分析，如图2.2所示。ZnS的闪锌矿晶格结构［图2.2（a）］如下：晶胞中四个Zn原子（位于面心立方格子上4b位置）与四个S原子（位于另一个面心立方格子上4a位置）形成Zn-S共价键。可认为该结构是由两种格子沿晶胞对角线方向，错开1/4体对角线长度嵌套而成，其中大半径的S原子呈现立方最密堆积，而小半径的Zn原子填充在半数（1/2）的四面体空隙里，沿［111］方向进行堆积（A-aB-bC-cA-aB-bC-c…）。ZnS的纤锌矿晶体结构如图2.2（b）所示：每个晶胞中各存在两个Zn原子（位于2b位置）和S原子（位于2a位置），而S原子作为六方最密堆积，Zn原子仅填充半数（1/2）的四面体空隙，其结构可认为是由Zn、S各一套密排六方结构套构而成，沿［001］方向，以A-aB-bA-aB-b…方式层状堆积［5］。
图2.2 ZnS晶格结构示意图
（a）闪锌矿结构；（b）纤锌矿结构