Secara tradisinya, kadmium sulfida digunakan sebagai pewarna. Ia boleh dilihat pada kanvas artis hebat seperti Van Gogh, Claude Monet, Matisse. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, minat terhadapnya dikaitkan dengan penggunaan kadmium sulfida sebagai salutan filem untuk sel suria dan dalam peranti fotosensitif. Kompaun ini dicirikan oleh sentuhan ohmik yang baik dengan banyak bahan. Rintangannya tidak bergantung pada magnitud dan arah arus. Disebabkan ini, bahan ini menjanjikan untuk digunakan dalam optoelektronik, teknologi laser dan LED.
Perihalan Umum
Kadmium sulfida ialah sebatian tak organik yang berlaku secara semula jadi sebagai gabungan mineral zink dan howliite yang jarang ditemui. Mereka tidak berminat dengan industri. Sumber utama kadmium sulfida ialah sintesis buatan.
Dalam rupa, sebatian ini adalah serbuk kuning. Warna boleh berbeza dari limau hingga oren-merah. Oleh kerana warnanya yang terang dan rintangan yang tinggi terhadap pengaruh luar, kadmium sulfida telah digunakan sebagai kualiti yang tinggipewarna. Bahan itu telah tersedia secara meluas sejak abad ke-18.
Formula kimia sebatian ialah CdS. Ia mempunyai 2 bentuk struktur kristal: heksagon (wurtzite) dan kubik (zink blende). Di bawah pengaruh tekanan tinggi, bentuk ketiga juga terbentuk, seperti garam batu.
Sifat kadmium sulfida
Bahan dengan struktur kekisi heksagon mempunyai sifat fizikal dan mekanikal berikut:
- takat lebur - 1475 °С;
- ketumpatan - 4824 kg/m3;
- pekali pengembangan linear – (4, 1-6, 5) mkK-1;
- Kekerasan Mohs - 3, 8;
- suhu pemejalwapan - 980 °C.
Kompaun ini ialah semikonduktor langsung. Apabila disinari dengan cahaya, kekonduksiannya meningkat, yang memungkinkan untuk menggunakan bahan sebagai photoresistor. Apabila dialoi dengan kuprum dan aluminium, kesan luminescence diperhatikan. Kristal CdS boleh digunakan dalam laser keadaan pepejal.
Keterlarutan kadmium sulfida dalam air tiada, dalam asid cair ia lemah, dalam asid hidroklorik dan sulfurik pekat ia adalah baik. Ia juga melarutkan Cd dengan baik.
Sifat kimia berikut adalah ciri bahan:
- mendakan apabila terdedah kepada larutan hidrogen sulfida atau logam alkali;
- bertindak balas dengan asid hidroklorik menghasilkan CdCl2 dan hidrogen sulfida;
- apabila dipanaskan dalam atmosfera dengan oksigen berlebihan, ia teroksida kepada sulfatatau oksida (ini bergantung pada suhu dalam tanur).
Terima
Kadmium sulfida disintesis dalam beberapa cara:
- apabila berinteraksi dengan wap kadmium dan sulfur;
- dalam tindak balas organosulfur dan sebatian yang mengandungi kadmium;
- kerpasan daripada larutan di bawah pengaruh H2S atau Na2S.
Filem berdasarkan bahan ini dibuat menggunakan kaedah khas:
- oleh pemendakan kimia menggunakan thiocarbamide sebagai sumber anion sulfida;
- pelumutan diikuti dengan pirolisis;
- kaedah epitaksi rasuk molekul, di mana kristal ditanam di bawah vakum;
- hasil daripada proses sol-gel;
- dengan kaedah sputtering;
- anodizing dan elektroforesis;
- mengikut kaedah cetakan skrin.
Untuk membuat pigmen, kadmium sulfida pepejal termendak dicuci, dikalsinkan untuk mendapatkan kekisi kristal heksagon, dan kemudian dikisar hingga menjadi serbuk.
Permohonan
Pewarna berdasarkan sebatian ini mempunyai rintangan haba dan cahaya yang tinggi. Bahan tambahan selenida, kadmium telluride dan merkuri sulfida memungkinkan untuk menukar warna serbuk kepada hijau-kuning dan merah-ungu. Pigmen digunakan dalam penghasilan produk polimer.
Terdapat kegunaan lain untuk kadmium sulfida:
- pengesan (perakam) zarah asas, termasuk gammasinaran;
- transistor filem nipis;
- transduser piezoelektrik yang mampu beroperasi dalam jalur GHz;
- pembuatan wayar nano dan tiub yang digunakan sebagai label bercahaya dalam bidang perubatan dan biologi.
Sel suria kadmium sulfida
Panel suria filem nipis ialah salah satu ciptaan terkini dalam tenaga alternatif. Perkembangan industri ini menjadi semakin mendesak, kerana rizab galian yang digunakan untuk menjana tenaga elektrik semakin berkurangan. Kelebihan sel suria kadmium sulfida adalah seperti berikut:
- menurunkan kos bahan dalam pembuatannya;
- meningkatkan kecekapan menukar tenaga suria kepada tenaga elektrik (daripada 8% untuk jenis bateri tradisional kepada 15% untuk CdS/CdTe);
- kemungkinan penjanaan kuasa jika tiada sinaran langsung dan penggunaan bateri di kawasan berkabus, di tempat yang mempunyai pencemaran udara yang tinggi.
Filem yang digunakan untuk membuat sel solar hanya setebal 15-30 mikron. Mereka mempunyai struktur berbutir, saiz unsur-unsurnya ialah 1-5 mikron. Para saintis percaya bahawa bateri filem nipis boleh menjadi alternatif kepada bateri polihabluran pada masa hadapan kerana keadaan operasinya yang sederhana dan hayat perkhidmatan yang panjang.
