Hagyományosan kadmium-szulfidot használtak festékként. Olyan nagy művészek vásznán látható, mint Van Gogh, Claude Monet, Matisse. Az utóbbi években az iránta való érdeklődés a kadmium-szulfidnak napelemek és fényérzékeny eszközök filmbevonataként való felhasználásával járt. Ezt a vegyületet jó ohmos érintkezés jellemzi számos anyaggal. Ellenállása nem függ az áram nagyságától és irányától. Ennek köszönhetően az anyag ígéretes az optoelektronikában, a lézertechnológiában és a LED-ekben.
Általános leírás
A kadmium-szulfid egy szervetlen vegyület, amely a természetben ritka ásványi anyagok, cink és howliit keverékeként fordul elő. Nem érdeklik az ipart. A kadmium-szulfid fő forrása a mesterséges szintézis.
Különben ez a vegyület sárga por. Az árnyalatok a citromtól a narancsvörösig változhatnak. Élénk színe és a külső hatásokkal szembeni nagy ellenálló képessége miatt a kadmium-szulfidot kiváló minőségben használták.festék. Az anyag a 18. század óta széles körben elérhető.
A vegyület kémiai képlete CdS. A kristályoknak 2 szerkezeti formája van: hatszögletű (wurtzit) és köbös (cink keverék). A nagy nyomás hatására egy harmadik forma is kialakul, mint a kősó.
Kadmium-szulfid tulajdonságai
Egy hatszögletű rácsszerkezetű anyag a következő fizikai és mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik:
- olvadáspont - 1475 °С;
- sűrűség - 4824 kg/m3;
- lineáris tágulási együttható – (4, 1-6, 5) mkK-1;
- Mohs-keménység - 3, 8;
- szublimációs hőmérséklet - 980 °C.
Ez a vegyület közvetlen félvezető. Fénnyel besugározva megnő a vezetőképessége, ami lehetővé teszi az anyag fotoellenállásként való felhasználását. Rézzel és alumíniummal ötvözve a lumineszcencia hatása figyelhető meg. A CdS kristályok szilárdtestlézerekben használhatók.
A kadmium-szulfid oldhatósága vízben hiányzik, híg savakban gyenge, tömény sósavban és kénsavban jó. Jól oldja a Cd-t is.
A következő kémiai tulajdonságok jellemzőek egy anyagra:
- hidrogén-szulfid vagy alkálifém oldatának kitéve kicsapódik;
- sósavval reagálva CdCl2 és hidrogén-szulfid képződik;
- oxigénfelesleggel rendelkező atmoszférában hevítve szulfáttá oxidálódikvagy oxid (ez a kemence hőmérsékletétől függ).
Fogadás
A kadmium-szulfidot többféleképpen szintetizálják:
- kadmium- és kéngőzökkel való kölcsönhatáskor;
- szerves kén- és kadmiumtartalmú vegyületek reakciójában;
- csapadék az oldatból H2S vagy Na2S.
Az ezen az anyagon alapuló filmek speciális módszerekkel készülnek:
- kémiai kicsapással, tiokarbamiddal szulfid-anionok forrásaként;
- porozás, majd pirolízis;
- molekulasugaras epitaxiás módszer, amelyben a kristályokat vákuum alatt növesztik;
- a szol-gél eljárás eredményeként;
- porlasztásos módszerrel;
- eloxálás és elektroforézis;
- szitanyomásos módszerrel.
A pigment előállításához a kicsapódott szilárd kadmium-szulfidot mossuk, kalcináljuk, hogy hatszögletű kristályrácsot kapjunk, majd porrá őröljük.
Alkalmazás
Az ezen a vegyületen alapuló festékek magas hő- és fényállósággal rendelkeznek. A szelenid, a kadmium-tellurid és a higany-szulfid adalékai lehetővé teszik a por színének megváltoztatását zöld-sárgára és vörös-ibolyára. A pigmenteket polimer termékek előállításához használják.
A kadmium-szulfidnak más felhasználási lehetőségei is vannak:
- elemi részecskék, köztük a gamma detektorai (rögzítői)sugárzás;
- vékonyrétegű tranzisztorok;
- piezoelektromos jelátalakítók, amelyek képesek a GHz-es sávban működni;
- nanohuzalok és -csövek gyártása, amelyeket lumineszcens címkeként használnak az orvostudományban és a biológiában.
Kadmium-szulfid napelemek
A vékonyrétegű napelemek az alternatív energia egyik legújabb találmánya. Ennek az iparágnak a fejlesztése egyre sürgetőbbé válik, mivel az áramtermeléshez használt ásványi anyagok készletei gyorsan kimerülnek. A kadmium-szulfid napelemek előnyei a következők:
- alacsonyabb anyagköltség a gyártás során;
- a napenergia elektromos energiává alakításának hatékonyságának növelése (a hagyományos típusú akkumulátorok 8%-áról 15%-ra a CdS/CdTe esetében);
- áramtermelés lehetősége közvetlen sugarak hiányában és akkumulátorok használata ködös helyeken, magas légszennyezettségű helyeken.
A napelemek gyártásához használt fóliák mindössze 15-30 mikron vastagok. Szemcsés szerkezetűek, az elemek mérete 1-5 mikron. A tudósok úgy vélik, hogy a vékonyréteg-akkumulátorok a jövőben a polikristályos akkumulátorok alternatívájává válhatnak egyszerű működési körülményeik és hosszú élettartamuk miatt.
