Traditionellt användes kadmiumsulfid som färgämne. Det kan ses på dukarna av så stora konstnärer som Van Gogh, Claude Monet, Matisse. På senare år har intresset för det förknippats med användningen av kadmiumsulfid som filmbeläggning för solceller och i ljuskänsliga enheter. Denna förening kännetecknas av god ohmsk kontakt med många material. Dess motstånd beror inte på strömmens storlek och riktning. På grund av detta är materialet lovande för användning inom optoelektronik, laserteknik och lysdioder.
Allmän beskrivning
Kadmiumsulfid är en oorganisk förening som förekommer naturligt som de sällsynta mineralerna zinkblandning och howliit. De är inte av intresse för branschen. Den huvudsakliga källan till kadmiumsulfid är artificiell syntes.
I utseende är denna förening ett gult pulver. Nyanser kan variera från citron till orange-röd. På grund av sin ljusa färg och höga motståndskraft mot yttre påverkan har kadmiumsulfid använts som en hög kvalitetfärga. Ämnet har varit allmänt tillgängligt sedan 1700-talet.
Den kemiska formeln för föreningen är CdS. Den har två strukturella former av kristaller: hexagonal (wurtzite) och kubisk (zinkblandning). Under påverkan av högt tryck bildas också en tredje form, som stens alt.
kadmiumsulfidegenskaper
Ett material med en hexagonal gitterstruktur har följande fysiska och mekaniska egenskaper:
- smältpunkt - 1475 °С;
- densitet - 4824 kg/m3;
- linjär expansionskoefficient – (4, 1-6, 5) mkK-1;
- Mohs hårdhet - 3, 8;
- sublimeringstemperatur - 980 °C.
Denna förening är en direkt halvledare. När den bestrålas med ljus ökar dess ledningsförmåga, vilket gör det möjligt att använda materialet som fotomotstånd. Vid legering med koppar och aluminium observeras effekten av luminescens. CdS-kristaller kan användas i halvledarlasrar.
Lösligheten av kadmiumsulfid i vatten saknas, i utspädda syror är den svag, i koncentrerad s alt- och svavelsyra är den bra. Det löser också upp CD-skivor bra.
Följande kemiska egenskaper är karakteristiska för ett ämne:
- fälls ut när det utsätts för en lösning av vätesulfid eller alkalimetaller;
- reagerar med s altsyra producerar CdCl2 och vätesulfid;
- när den värms upp i en atmosfär med överskott av syre, oxideras den till sulfateller oxid (detta beror på temperaturen i ugnen).
Receive
Kadmiumsulfid syntetiseras på flera sätt:
- vid interaktion med ångor av kadmium och svavel;
- i reaktionen av organosvavel och kadmiumh altiga föreningar;
- utfällning från lösning under påverkan av H2S eller Na2S.
Filmer baserade på detta ämne är gjorda med speciella metoder:
- genom kemisk utfällning med tiokarbamid som källa till sulfidanjoner;
- pulverisering följt av pyrolys;
- metod för molekylär strålepitaxi, där kristaller odlas under vakuum;
- som ett resultat av sol-gelprocessen;
- genom sputtermetod;
- anodisering och elektrofores;
- med screentrycksmetod.
För att göra pigmentet tvättas den utfällda fasta kadmiumsulfiden, kalcineras för att erhålla ett hexagon alt kristallgitter och mals sedan till ett pulver.
Application
Färgämnen baserade på denna blandning har hög värme- och ljusbeständighet. Tillsatser av selenid, kadmiumtellurid och kvicksilversulfid gör det möjligt att ändra färgen på pulvret till gröngul och rödviolett. Pigment används vid tillverkning av polymerprodukter.
Det finns andra användningsområden för kadmiumsulfid:
- detektorer (skrivare) av elementära partiklar, inklusive gammastrålning;
- tunnfilmstransistorer;
- piezoelektriska givare som kan arbeta i GHz-bandet;
- tillverkning av nanotrådar och rör som används som självlysande etiketter inom medicin och biologi.
Kadmiumsulfidsolceller
Tunnfilmssolpaneler är en av de senaste uppfinningarna inom alternativ energi. Utvecklingen av denna industri blir mer och mer brådskande, eftersom reserverna av mineraler som används för att generera elektricitet snabbt utarmas. Fördelarna med kadmiumsulfidsolceller är följande:
- lägre materialkostnader vid tillverkningen;
- öka effektiviteten av att omvandla solenergi till elektrisk energi (från 8 % för traditionella batterityper till 15 % för CdS/CdTe);
- möjlighet till elproduktion i frånvaro av direkta strålar och användning av batterier i dimmiga områden, på platser med höga luftföroreningar.
Filmer som används för att tillverka solceller är bara 15-30 mikron tjocka. De har en granulär struktur, vars storlek är 1-5 mikron. Forskare tror att tunnfilmsbatterier kan bli ett alternativ till polykristallina batterier i framtiden på grund av deras opretentiösa driftsförhållanden och långa livslängd.
