Traditionelt blev cadmiumsulfid brugt som farvestof. Det kan ses på lærrederne af så store kunstnere som Van Gogh, Claude Monet, Matisse. I de senere år er interessen for det forbundet med brugen af cadmiumsulfid som filmcoating til solceller og i lysfølsomme enheder. Denne forbindelse er kendetegnet ved god ohmsk kontakt med mange materialer. Dens modstand afhænger ikke af strømmens størrelse og retning. På grund af dette er materialet lovende til brug i optoelektronik, laserteknologi og LED'er.
Generel beskrivelse
Cadmiumsulfid er en uorganisk forbindelse, der forekommer naturligt som de sjældne mineraler zinkblanding og howliit. De er ikke af interesse for branchen. Den vigtigste kilde til cadmiumsulfid er kunstig syntese.
I udseende er denne forbindelse et gult pulver. Nuancer kan variere fra citron til orange-rød. På grund af sin lyse farve og høje modstand mod ydre påvirkninger er cadmiumsulfid blevet brugt som en høj kvalitetfarvestof. Stoffet har været bredt tilgængeligt siden det 18. århundrede.
Den kemiske formel for forbindelsen er CdS. Den har 2 strukturelle former for krystaller: sekskantet (wurtzite) og kubisk (zinkblanding). Under påvirkning af højtryk dannes også en tredje form, som stens alt.
Cadmiumsulfidegenskaber
Et materiale med en sekskantet gitterstruktur har følgende fysiske og mekaniske egenskaber:
- smeltepunkt - 1475 °С;
- densitet - 4824 kg/m3;
- lineær ekspansionskoefficient – (4, 1-6, 5) mkK-1;
- Mohs hårdhed - 3, 8;
- sublimeringstemperatur - 980 °C.
Denne forbindelse er en direkte halvleder. Når det bestråles med lys, øges dets ledningsevne, hvilket gør det muligt at bruge materialet som fotomodstand. Ved legering med kobber og aluminium observeres effekten af luminescens. CdS-krystaller kan bruges i solid-state lasere.
Opløseligheden af cadmiumsulfid i vand er fraværende, i fortyndede syrer er den svag, i koncentreret s altsyre og svovlsyre er den god. Det opløser også cd'en godt.
De følgende kemiske egenskaber er karakteristiske for et stof:
- udfældes, når det udsættes for en opløsning af hydrogensulfid eller alkalimetaller;
- reagerer med s altsyre producerer CdCl2 og hydrogensulfid;
- når det opvarmes i en atmosfære med overskydende ilt, oxideres det til sulfateller oxid (dette afhænger af temperaturen i ovnen).
Modtag
Cadmiumsulfid syntetiseres på flere måder:
- ved interaktion med dampe af cadmium og svovl;
- i reaktionen af organosvovl og cadmiumholdige forbindelser;
- udfældning fra opløsning under påvirkning af H2S eller Na2S.
Film baseret på dette stof er lavet ved hjælp af specielle metoder:
- ved kemisk udfældning ved anvendelse af thiocarbamid som kilde til sulfidanioner;
- pulverisering efterfulgt af pyrolyse;
- metode til molekylær stråleepitaksi, hvor krystaller dyrkes under vakuum;
- som et resultat af sol-gel-processen;
- ved sputtermetode;
- anodisering og elektroforese;
- ved serigrafimetode.
For at fremstille pigmentet vaskes det udfældede faste cadmiumsulfid, kalcineres for at opnå et hexagon alt krystalgitter og males derefter til et pulver.
Application
Farvestoffer baseret på denne blanding har høj termisk og lysbestandighed. Tilsætningsstoffer af selenid, cadmiumtellurid og kviksølvsulfid gør det muligt at ændre pulverets farve til grøn-gul og rød-violet. Pigmenter bruges til fremstilling af polymerprodukter.
Der er andre anvendelser for cadmiumsulfid:
- detektorer (optagere) af elementære partikler, inklusive gammastråling;
- tyndfilmstransistorer;
- piezoelektriske transducere, der kan fungere i GHz-båndet;
- fremstilling af nanotråde og rør, der bruges som selvlysende etiketter i medicin og biologi.
Cadmiumsulfidsolceller
Tyndfilmsolpaneler er en af de seneste opfindelser inden for alternativ energi. Udviklingen af denne industri bliver mere og mere presserende, da reserverne af mineraler, der bruges til at generere elektricitet, hurtigt opbruges. Fordelene ved cadmiumsulfid solceller er som følger:
- lavere materialeomkostninger i deres fremstilling;
- øgning af effektiviteten af at konvertere solenergi til elektrisk energi (fra 8 % for traditionelle batterityper til 15 % for CdS/CdTe);
- mulighed for strømproduktion i fravær af direkte stråler og brug af batterier i tågede områder, på steder med høj luftforurening.
Film, der bruges til at fremstille solceller, er kun 15-30 mikron tykke. De har en granulær struktur, hvis størrelse er 1-5 mikron. Forskere mener, at tyndfilmsbatterier kan blive et alternativ til polykrystallinske batterier i fremtiden på grund af deres uhøjtidelige driftsforhold og lange levetid.
