Tradisjonelt ble kadmiumsulfid brukt som fargestoff. Det kan sees på lerretene til så store kunstnere som Van Gogh, Claude Monet, Matisse. De siste årene har interessen for det assosiert med bruken av kadmiumsulfid som filmbelegg for solceller og i lysfølsomme enheter. Denne forbindelsen er preget av god ohmsk kontakt med mange materialer. Motstanden avhenger ikke av strømmens størrelse og retning. På grunn av dette er materialet lovende for bruk i optoelektronikk, laserteknologi og lysdioder.
Generell beskrivelse
Kadmiumsulfid er en uorganisk forbindelse som forekommer naturlig som de sjeldne mineralene sinkblanding og howliitt. De er ikke av interesse for bransjen. Hovedkilden til kadmiumsulfid er kunstig syntese.
I utseende er denne forbindelsen et gult pulver. Nyanser kan variere fra sitron til oransje-rød. På grunn av sin lyse farge og høye motstand mot ytre påvirkninger, har kadmiumsulfid blitt brukt som en høy kvalitetfarge. Stoffet har vært allment tilgjengelig siden 1700-tallet.
Den kjemiske formelen til forbindelsen er CdS. Den har 2 strukturelle former for krystaller: sekskantet (wurtzite) og kubisk (sinkblanding). Under påvirkning av høyt trykk dannes også en tredje form, som steins alt.
kadmiumsulfidegenskaper
Et materiale med en sekskantet gitterstruktur har følgende fysiske og mekaniske egenskaper:
- smeltepunkt - 1475 °С;
- densitet - 4824 kg/m3;
- lineær ekspansjonskoeffisient – (4, 1-6, 5) mkK-1;
- Mohs hardhet - 3, 8;
- sublimeringstemperatur - 980 °C.
Denne forbindelsen er en direkte halvleder. Ved bestråling med lys øker ledningsevnen, noe som gjør det mulig å bruke materialet som fotomotstand. Ved legering med kobber og aluminium observeres effekten av luminescens. CdS-krystaller kan brukes i solid-state lasere.
Løseligheten til kadmiumsulfid i vann er fraværende, i fortynnede syrer er den svak, i konsentrert s altsyre og svovelsyre er den god. Den løser også opp CD-en godt.
Følgende kjemiske egenskaper er karakteristiske for et stoff:
- felles ut når den utsettes for en løsning av hydrogensulfid eller alkalimetaller;
- reagerer med s altsyre produserer CdCl2 og hydrogensulfid;
- når det varmes opp i en atmosfære med overflødig oksygen, oksideres det til sulfateller oksid (dette avhenger av temperaturen i ovnen).
Motta
Kadmiumsulfid syntetiseres på flere måter:
- ved interaksjon med damper av kadmium og svovel;
- i reaksjonen av organosulfur og kadmiumholdige forbindelser;
- nedbør fra løsning under påvirkning av H2S eller Na2S.
Filmer basert på dette stoffet er laget med spesielle metoder:
- ved kjemisk utfelling ved bruk av tiokarbamid som en kilde til sulfidanioner;
- pulverisering etterfulgt av pyrolyse;
- metode for molekylær stråleepitaksi, der krystaller dyrkes under vakuum;
- som et resultat av sol-gel-prosessen;
- ved sputtermetode;
- anodisering og elektroforese;
- ved silketrykkmetode.
For å lage pigmentet vaskes det utfelte faste kadmiumsulfidet, kalsineres for å oppnå et sekskantet krystallgitter og males deretter til et pulver.
Application
Fargestoffer basert på denne blandingen har høy termisk og lysbestandighet. Tilsetningsstoffer av selenid, kadmiumtellurid og kvikksølvsulfid gjør det mulig å endre fargen på pulveret til grønn-gul og rød-fiolett. Pigmenter brukes i produksjon av polymerprodukter.
Det finnes andre bruksområder for kadmiumsulfid:
- detektorer (opptakere) av elementærpartikler, inkludert gammastråling;
- tynnfilmtransistorer;
- piezoelektriske transdusere som kan operere i GHz-båndet;
- produksjon av nanotråder og rør som brukes som selvlysende etiketter innen medisin og biologi.
kadmiumsulfidsolceller
Tynnfilmsolcellepaneler er en av de siste oppfinnelsene innen alternativ energi. Utviklingen av denne industrien blir mer og mer presserende, ettersom reservene av mineraler som brukes til å generere elektrisitet, raskt blir oppbrukt. Fordelene med kadmiumsulfid-solceller er som følger:
- lavere materialkostnader i produksjonen deres;
- øke effektiviteten ved å konvertere solenergi til elektrisk energi (fra 8 % for tradisjonelle batterityper til 15 % for CdS/CdTe);
- mulighet for kraftproduksjon i fravær av direkte stråler og bruk av batterier i tåkeområder, på steder med høy luftforurensning.
Filmer som brukes til å lage solceller er bare 15-30 mikron tykke. De har en granulær struktur, størrelsen på elementene er 1-5 mikron. Forskere tror at tynnfilmsbatterier kan bli et alternativ til polykrystallinske batterier i fremtiden på grunn av deres upretensiøse driftsforhold og lange levetid.
