به طور سنتی از سولفید کادمیوم به عنوان رنگ استفاده می شد. این را می توان بر روی بوم های هنرمندان بزرگی مانند ون گوگ، کلود مونه، ماتیس مشاهده کرد. در سال های اخیر، علاقه به آن با استفاده از سولفید کادمیوم به عنوان پوشش فیلم برای سلول های خورشیدی و در دستگاه های حساس به نور مرتبط است. این ترکیب با تماس اهمی خوب با بسیاری از مواد مشخص می شود. مقاومت آن به بزرگی و جهت جریان بستگی ندارد. به همین دلیل، این ماده برای استفاده در اپتوالکترونیک، فناوری لیزر و LED ها امیدوارکننده است.
توضیحات کلی
سولفید کادمیوم یک ترکیب معدنی است که به طور طبیعی به عنوان مواد معدنی کمیاب روی و هاولیت وجود دارد. آنها هیچ علاقه ای به صنعت ندارند. منبع اصلی سولفید کادمیوم سنتز مصنوعی است.
از نظر ظاهری این ترکیب پودری زرد رنگ است. سایه ها می توانند از لیمویی تا قرمز نارنجی متفاوت باشند. سولفید کادمیوم به دلیل رنگ روشن و مقاومت بالا در برابر تأثیرات خارجی به عنوان یک ماده با کیفیت بالا استفاده شده است.رنگ این ماده از قرن 18 به طور گسترده در دسترس بوده است.
فرمول شیمیایی ترکیب CdS است. دارای 2 شکل ساختاری کریستال است: شش ضلعی (وورتزیت) و مکعبی (مخلوط روی). تحت تأثیر فشار بالا، شکل سومی نیز مانند سنگ نمک تشکیل می‌شود.
خواص سولفید کادمیوم
ماده ای با ساختار شبکه شش ضلعی دارای خواص فیزیکی و مکانیکی زیر است:
- نقطه ذوب - 1475 °C;
- چگالی - 4824 کیلوگرم در متر 3;
- ضریب انبساط خطی - (4، 1-6، 5) mkK-1;
- سختی Mohs - 3، 8;
- دمای تصعید - 980 درجه سانتی گراد.
این ترکیب یک نیمه هادی مستقیم است. هنگامی که با نور تابش می شود، رسانایی آن افزایش می یابد، که امکان استفاده از مواد را به عنوان یک مقاومت نوری فراهم می کند. هنگامی که با مس و آلومینیوم آلیاژ می شود، اثر لومینسانس مشاهده می شود. کریستال های CdS را می توان در لیزرهای حالت جامد استفاده کرد.
حلالیت سولفید کادمیوم در آب وجود ندارد، در اسیدهای رقیق ضعیف، در اسید کلریدریک غلیظ و اسید سولفوریک خوب است. همچنین سی دی را به خوبی حل می کند.
خواص شیمیایی زیر مشخصه یک ماده است:
- هنگام قرار گرفتن در معرض محلول سولفید هیدروژن یا فلزات قلیایی رسوب می کند؛
- واکنش با اسید کلریدریک CdCl2 و سولفید هیدروژن تولید می کند؛
- وقتی در جوی با اکسیژن اضافی گرم می شود، اکسید می شود و به سولفات تبدیل می شود.یا اکسید (این بستگی به دمای کوره دارد).
دریافت
سولفید کادمیوم به روش های مختلفی سنتز می شود:
- هنگام تعامل با بخارات کادمیوم و گوگرد؛
- در واکنش ترکیبات ارگانوسولفور و کادمیوم دار؛
- بارش از محلول تحت تأثیر H2S یا Na2S. S.
فیلم های مبتنی بر این ماده با استفاده از روش های خاصی ساخته می شوند:
- با رسوب شیمیایی با استفاده از تیوکاربامید به عنوان منبع آنیون های سولفید؛
- پودرسازی به دنبال آن پیرولیز؛
- روش اپیتاکسی پرتو مولکولی، که در آن بلورها در خلاء رشد می کنند؛
- در نتیجه فرآیند سل-ژل؛
- به روش کندوپاش؛
- آنودایز و الکتروفورز؛
- با روش چاپ روی صفحه.
برای ساخت رنگدانه، سولفید کادمیوم جامد رسوب داده شده را شسته، کلسین می کنند تا شبکه کریستالی شش ضلعی به دست آید و سپس به صورت پودر در می آید.
برنامه
رنگ های مبتنی بر این ترکیب مقاومت حرارتی و نوری بالایی دارند. افزودنی های سلنید، تلورید کادمیوم و سولفید جیوه امکان تغییر رنگ پودر را به سبز-زرد و قرمز-بنفش می دهد. از رنگدانه ها در تولید محصولات پلیمری استفاده می شود.
کاربردهای دیگری برای سولفید کادمیوم وجود دارد:
- آشکارسازهای (ضبط کننده) ذرات بنیادی، از جمله گاماتشعشع؛
- ترانزیستورهای لایه نازک؛
- مبدلهای پیزوالکتریک با قابلیت کار در باند گیگاهرتز؛
- ساخت نانوسیم ها و لوله هایی که به عنوان برچسب های درخشان در پزشکی و زیست شناسی استفاده می شوند.
سلول های خورشیدی سولفید کادمیوم
پنل های خورشیدی لایه نازک یکی از جدیدترین اختراعات در زمینه انرژی های جایگزین است. توسعه این صنعت بیش از پیش ضروری می شود، زیرا ذخایر مواد معدنی مورد استفاده برای تولید برق به سرعت در حال کاهش است. مزایای سلول های خورشیدی سولفید کادمیوم به شرح زیر است:
- هزینه مواد کمتر در ساخت آنها؛
- افزایش راندمان تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی (از 8٪ برای انواع باتری های سنتی به 15٪ برای CdS/CdTe)؛
- امکان تولید برق در صورت عدم تابش اشعه مستقیم و استفاده از باتری در مناطق مه آلود، در مکان های با آلودگی هوا.
فیلم هایی که برای ساخت سلول های خورشیدی استفاده می شوند تنها 15 تا 30 میکرون ضخامت دارند. آنها ساختار دانه ای دارند که اندازه عناصر آن 1-5 میکرون است. دانشمندان بر این باورند که باتری‌های لایه نازک می‌توانند در آینده به جایگزینی برای باتری‌های پلی کریستال تبدیل شوند، زیرا شرایط کارکردی بی تکلف و عمر طولانی دارند.
