Theo truyền thống, cadmium sulfide được sử dụng làm thuốc nhuộm. Nó có thể được nhìn thấy trên các bức tranh sơn dầu của các nghệ sĩ lớn như Van Gogh, Claude Monet, Matisse. Trong những năm gần đây, mối quan tâm đến nó gắn liền với việc sử dụng cadmium sulfide làm lớp phủ phim cho pin mặt trời và trong các thiết bị cảm quang. Hợp chất này có đặc điểm là ohmic tiếp xúc tốt với nhiều vật liệu. Điện trở của nó không phụ thuộc vào độ lớn và chiều của dòng điện. Do đó, vật liệu này có triển vọng được sử dụng trong quang điện tử, công nghệ laser và đèn LED.
Mô tả chung
Cadmium sulfide là một hợp chất vô cơ có trong tự nhiên dưới dạng các khoáng chất quý hiếm kẽm blende và howliite. Họ không quan tâm đến ngành công nghiệp. Nguồn chính của cadmium sulfide là tổng hợp nhân tạo.
Về hình thức, hợp chất này là một chất bột màu vàng. Các sắc thái có thể thay đổi từ chanh đến đỏ cam. Do màu sắc tươi sáng và khả năng chống lại các tác động bên ngoài cao, cadmium sulfide đã được sử dụng làm chất lượng caothuốc nhuộm. Chất này đã được phổ biến rộng rãi từ thế kỷ 18.
Công thức hóa học của hợp chất là CdS. Nó có 2 dạng cấu trúc của tinh thể: lục giác (wurtzite) và lập phương (kẽm blende). Dưới tác động của áp suất cao, một dạng thứ ba cũng được hình thành, giống như muối mỏ.
Đặc tính của cadimi sulfua
Một vật liệu có cấu trúc mạng tinh thể lục giác có các tính chất cơ lý sau:
- điểm nóng chảy - 1475 ° С;
- mật độ - 4824 kg / m3;
- hệ số khai triển tuyến tính - (4, 1-6, 5) mkK-1;
- Mohs độ cứng - 3, 8;
- nhiệt độ thăng hoa - 980 ° C.
Hợp chất này là chất bán dẫn trực tiếp. Khi được chiếu xạ bằng ánh sáng, độ dẫn điện của nó tăng lên, do đó có thể sử dụng vật liệu này làm điện trở quang. Khi hợp kim với đồng và nhôm, người ta quan sát thấy hiệu ứng phát quang. Tinh thể CdS có thể được sử dụng trong laser trạng thái rắn.
Khả năng hòa tan của cadimi sulfua trong nước là không có, trong axit loãng thì yếu, trong axit clohydric và axit sulfuric đậm đặc thì tốt. Nó cũng hòa tan Cd tốt.
Các tính chất hóa học sau là đặc trưng của một chất:
- kết tủa khi tiếp xúc với dung dịch hydro sunfua hoặc kim loại kiềm;
- phản ứng với axit clohydric tạo ra CdCl2và hydro sunfua;
- khi đun nóng trong môi trường có dư oxy, nó sẽ bị oxy hóa thành sunfathoặc oxit (điều này phụ thuộc vào nhiệt độ trong lò nung).
Nhận
Cadmium sulfide được tổng hợp theo một số cách:
- khi tương tác với hơi cadmium và lưu huỳnh;
- trong phản ứng của lưu huỳnh hữu cơ và các hợp chất chứa cadimi;
- kết tủa từ dung dịch dưới tác dụng của H2S hoặc Na2S.
Phim dựa trên chất này được thực hiện bằng các phương pháp đặc biệt:
- bằng cách kết tủa hóa học sử dụng thiocarbamide làm nguồn anion sulfide;
- nghiền thành bột sau đó là nhiệt phân;
- phương pháp epitaxy chùm phân tử, trong đó các tinh thể được phát triển trong chân không;
- là kết quả của quá trình sol-gel;
- bằng phương pháp phún xạ;
- anodizing và điện di;
- bằng phương pháp in lụa.
Để tạo ra chất màu, cadmium sulfide rắn kết tủa được rửa sạch, nung để thu được mạng tinh thể lục giác, sau đó nghiền thành bột.
Đơn
Thuốc nhuộm dựa trên hợp chất này có khả năng chịu nhiệt và ánh sáng cao. Các chất phụ gia selenua, cadimi và sunfua thủy ngân làm cho bột có thể thay đổi màu sắc thành xanh-vàng và tím đỏ. Chất màu được sử dụng trong sản xuất các sản phẩm polyme.
Có những công dụng khác đối với cadmium sulfide:
- máy dò (máy ghi) các hạt cơ bản, bao gồm cả gammabức xạ;
- bóng bán dẫn màng mỏng;
- đầu dò áp điện có khả năng hoạt động ở băng tần GHz;
- sản xuất dây nano và ống được sử dụng làm nhãn phát quang trong y học và sinh học.
Pin mặt trời Cadmium sulfide
Tấm pin mặt trời màng mỏng là một trong những phát minh mới nhất về năng lượng thay thế. Việc phát triển ngành này ngày càng trở nên cấp thiết, do trữ lượng khoáng sản dùng để phát điện ngày càng cạn kiệt nhanh chóng. Các ưu điểm của pin mặt trời cadmium sulfide như sau:
- giảm chi phí vật liệu trong sản xuất của họ;
- tăng hiệu suất chuyển đổi quang năng thành điện năng (từ 8% đối với các loại pin truyền thống lên 15% đối với CdS / CdTe);
- khả năng phát điện trong điều kiện không có tia trực tiếp và sử dụng pin ở những nơi có sương mù, những nơi có ô nhiễm không khí cao.
Màng được sử dụng để sản xuất pin mặt trời chỉ dày từ 15-30 micron. Chúng có cấu trúc dạng hạt, kích thước của các phần tử trong đó là 1-5 micron. Các nhà khoa học tin rằng pin màng mỏng có thể trở thành một giải pháp thay thế cho pin đa tinh thể trong tương lai do điều kiện hoạt động đơn giản và tuổi thọ lâu dài của chúng.
