Kadmijum sulfid: svojstva, priprema i primjena

Tradicionalno se kadmijum sulfid koristi kao boja. Može se vidjeti na platnima velikih umjetnika kao što su Van Gogh, Claude Monet, Matisse. Poslednjih godina interesovanje za njega povezano je sa upotrebom kadmijum sulfida kao filmskog premaza solarnih panela i fotoosetljivih uređaja. Ovo jedinjenje karakteriše dobar omski kontakt sa mnogim materijalima. Njegov otpor ne ovisi o veličini i smjeru struje. Zbog toga materijal obećava za upotrebu u optoelektronici, laserskoj tehnologiji, LED diodama.

Opći opis

Kadmijum sulfid je neorgansko jedinjenje koje se prirodno javlja u obliku retkih minerala cinkove mešavine i houliita. Oni nisu od interesa za industriju. Glavni izvor kadmijum sulfida je vještačka sinteza.

Po izgledu, ovo jedinjenje je žuti prah. Nijanse mogu varirati od limunske do narandžasto-crvene. Zbog svoje jarke boje i visoke otpornosti na spoljašnje uticaje, kadmijum sulfid je korišćen kao visokokvalitetna boja. Supstanca je široko dostupna od 18. stoljeća.

Hemijska formula spoja-CD-ovi. Ima 2 strukturna oblika kristala: šesterokutni (wurtzit) i kubni (mješavina cinka). Pod uticajem visokog pritiska formira se i treći oblik, poput kamene soli.

Kadmijum sulfid: svojstva

Materijal sa šesterokutnom rešetkastom strukturom ima sljedeća fizička i mehanička svojstva:

• tačka topljenja – 1475 °C;
• gustina - 4824 kg / m3;
• , koeficijent linearne ekspanzije je (4,1-6,5) Mk^-1;
• Mohs tvrdoća-3.8;
• temperatura sublimacije-980 °C.

Ovo jedinjenje je direktni poluprovodnik. Kada je ozračen svetlošću, njegova provodljivost se povećava, što omogućava korišćenje materijala kao fotorezistora. Kada se legira sa bakrom i aluminijumom, primećuje se efekat luminiscencije. CDs kristali se mogu koristiti u laserima čvrstog stanja.

, Rastvorljivost kadmijum sulfida u vodi je odsutna, u razblaženim kiselinama je slab, u koncentrovanoj hlorovodoničnoj i sumpornoj kiselini je dobar. Cd se takođe dobro rastvara u njemu.

Sljedeća hemijska svojstva karakteristična su za supstancu:

• taloži se kada je izložen rastvoru sumporovodika ili alkalnih metala;
• kada se reaguje sa hlorovodoničnom kiselinom, nastaje CdCl₂ i vodonik sulfid;
• kada se zagreje u atmosferi sa viškom sadržaja kiseonika, oksidira se u sulfat ili oksid (to zavisi od temperature u peći).

Prijem

Sintetiziran je kadmij sulfid na više načina:

• interakcijom kadmijuma i sumpornih para;
• u reakciji jedinjenja koja sadrže organosumpor i kadmijum;
• padavinama iz rastvora pod uticajem H₂S ili Na₂S.

Filmovi zasnovani na ovoj supstanci snimljeni su posebnim metodama:

hemijsko taloženje korištenjem tiokarbamida kao izvora sulfidnih aniona;

pulverizacija praćena Pirolizom;

metodom epitaksije molekularnog snopa, , u kojem kristali se uzgajaju u vakuumskim uslovima;

kao rezultat procesa sol-gel;

metodom raspršivanja jona;

eloksiranje i elektroforeza;

metoda sito štampe.

Da bi se napravio pigment, istaloženi čvrsti kadmij sulfid se ispire, kalcinira da bi se dobio heksagonalni oblik kristalne rešetke, a zatim se drobi u praškasto stanje.

Aplikacije

Boje na bazi ovog jedinjenja imaju visoku termičku i svjetlosnu otpornost. Aditivi iz selenida, kadmijum telurida i živinog sulfida dozvoljavaju vi da promijenite boju od praha do zeleno-žute i crveno-ljubičaste. Pigmenti se koriste u proizvodnji polimernih proizvoda.

Postoje i druge primjene kadmijum sulfida:

• detektori (rekorderi) elementarnih čestica, uključujući gama zračenje;
• tankoslojni tranzistori;
• piezoelektrični Pretvarači sposobni za rad u opsegu GHz;
• proizvodnja nanožica i cijevi koje se koriste kao fluorescentne oznake u medicini i biologiji.

Kadmijum sulfidni solarni paneli

Tankoslojni solarni paneli su jedan od najnovijih izuma u alternativna energija. Razvoj ovoga industrija , postaje sve relevantniji, jer se rezerve minerala koji se koriste za proizvodnju električne energije brzo iscrpljuju. Prednosti solarnih panela na bazi kadmijum sulfida su sljedeće:

• niži materijalni troškovi u njihovoj proizvodnji;
• povećanje efikasnosti pretvaranja solarne energije u električnu energiju (sa 8% za tradicionalne tipove baterija na 15% za CD/CdTe);
• mogućnost stvaranja energije u odsustvu direktnih zraka i upotrebe baterija u maglovitim područjima, na mjestima sa velikom prašnjavošću zraka.

Korišteni filmovi za proizvodnju solarne ćelije, debljine samo 15-30 mikrona. Imaju zrnastu strukturu čija je veličina elemenata 1-5 mikrona. Naučnici vjeruju da će tankoslojne baterije u budućnosti moći postati alternativa polikristalnim baterijama zbog nepretencioznih radnih uvjeta i dugih vijek trajanja.