Geleneksel olarak, boya olarak kadmiyum sülfür kullanıldı. Van Gogh, Claude Monet, Matisse gibi büyük sanatçıların tuvallerinde görülebilir. Son yıllarda, güneş pilleri ve ışığa duyarlı cihazlarda film kaplama olarak kadmiyum sülfit kullanımı ile ilişkilidir. Bu bileşik, birçok malzeme ile iyi omik temas ile karakterize edilir. Direnci akımın büyüklüğüne ve yönüne bağlı değildir. Bu nedenle malzeme optoelektronik, lazer teknolojisi ve LED'lerde kullanım için umut vericidir.
Genel Açıklama
Kadmiyum sülfür, çinko blende ve howliit gibi nadir mineraller olarak doğal olarak oluşan inorganik bir bileşiktir. Sektörü ilgilendirmiyorlar. Kadmiyum sülfürün ana kaynağı yapay sentezdir.
Görünüşte, bu bileşik sarı bir tozdur. Tonlar limondan turuncu-kırmızıya kadar değişebilir. Parlak rengi ve dış etkenlere karşı yüksek direnci nedeniyle yüksek kalite olarak kadmiyum sülfür kullanılmıştır.boya. Bu madde 18. yüzyıldan beri yaygın olarak bulunmaktadır.
Bileşik kimyasal formülü CdS'dir. 2 yapısal kristal formuna sahiptir: altıgen (wurtzite) ve kübik (çinko blende). Yüksek basıncın etkisi altında kaya tuzu gibi üçüncü bir form da oluşur.
Kadmiyum sülfür özellikleri
Altıgen kafes yapılı bir malzeme aşağıdaki fiziksel ve mekanik özelliklere sahiptir:
- erime noktası - 1475 °С;
- yoğunluk - 4824 kg/m3;
- doğrusal genişleme katsayısı – (4, 1-6, 5) mkK-1;
- Mohs sertliği - 3, 8;
- süblimasyon sıcaklığı - 980 °C.
Bu bileşik doğrudan bir yarı iletkendir. Işıkla ışınlandığında iletkenliği artar, bu da malzemenin bir fotodirenç olarak kullanılmasını mümkün kılar. Bakır ve alüminyum ile alaşım yapıldığında lüminesans etkisi gözlemlenir. CdS kristalleri katı hal lazerlerinde kullanılabilir.
Kadmiyum sülfürün suda çözünürlüğü yoktur, seyreltik asitlerde zayıftır, konsantre hidroklorik ve sülfürik asitte iyidir. Ayrıca Cd'yi iyi çözer.
Aşağıdaki kimyasal özellikler bir maddenin özelliğidir:
- bir hidrojen sülfür veya alkali metal çözeltisine maruz kaldığında çöker;
- hidroklorik asit ile reaksiyona girerek CdCl2 ve hidrojen sülfür üretir;
- Oksijeni fazla olan bir atmosferde ısıtıldığında sülfata oksitlenirveya oksit (bu, fırındaki sıcaklığa bağlıdır).
Al
Kadmiyum sülfür çeşitli şekillerde sentezlenir:
- kadmiyum ve kükürt buharları ile etkileşime girdiğinde;
- organosülfür ve kadmiyum içeren bileşiklerin reaksiyonunda;
- H2S veya Na2S. etkisi altındaki çözeltiden yağış
Bu maddeye dayalı filmler özel yöntemler kullanılarak yapılır:
- sülfit anyonlarının kaynağı olarak tiyokarbamid kullanılarak kimyasal çöktürme ile;
- pulverizasyon ve ardından piroliz;
- Kristallerin vakum altında büyütüldüğü moleküler ışın epitaksi yöntemi;
- sol-jel işlemi sonucunda;
- püskürtme yöntemiyle;
- anotlama ve elektroforez;
- ekran baskı yöntemiyle.
Pigmenti yapmak için, çökeltilen katı kadmiyum sülfit yıkanır, altıgen kristal kafes elde etmek için kalsine edilir ve daha sonra bir toz halinde öğütülür.
Uygulama
Bu bileşiğe dayalı boyalar yüksek termal ve ışık direncine sahiptir. Selenid, kadmiyum tellür ve cıva sülfür katkı maddeleri, tozun rengini yeşil-sarı ve kırmızı-mor olarak değiştirmeyi mümkün kılar. Polimer ürünlerin üretiminde pigmentler kullanılmaktadır.
Kadmiyum sülfürün başka kullanımları da vardır:
- gama dahil temel parçacıkların dedektörleri (kaydediciler)radyasyon;
- ince film transistörleri;
- GHz bandında çalışabilen piezoelektrik dönüştürücüler;
- tıp ve biyolojide ışıldayan etiketler olarak kullanılan nanotel ve tüplerin üretimi.
Kadmiyum sülfür güneş pilleri
İnce film güneş panelleri, alternatif enerjideki en son icatlardan biridir. Elektrik üretmek için kullanılan mineral rezervleri hızla tükendiği için bu endüstrinin gelişimi giderek daha acil hale geliyor. Kadmiyum sülfür güneş pillerinin avantajları aşağıdaki gibidir:
- üretimlerinde daha düşük malzeme maliyetleri;
- Güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştürme verimliliğini artırma (geleneksel pil türleri için %8'den CdS/CdTe için %15'e);
- Hava kirliliğinin yüksek olduğu yerlerde, sisli alanlarda ve pillerin doğrudan ışınların yokluğunda elektrik üretme imkanı.
Güneş pilleri yapmak için kullanılan filmler sadece 15-30 mikron kalınlığındadır. Elemanlarının boyutu 1-5 mikron olan granül bir yapıya sahiptirler. Bilim adamları, ince film pillerin, iddiasız çalışma koşulları ve uzun hizmet ömürleri nedeniyle gelecekte polikristal pillere alternatif olabileceğine inanıyor.
