Tradicionalment, el sulfur de cadmi s'utilitzava com a colorant. Es pot veure a les teles de grans artistes com Van Gogh, Claude Monet, Matisse. En els darrers anys, l'interès per això s'associa amb l'ús de sulfur de cadmi com a recobriment pel·lícula per a cèl·lules solars i en dispositius fotosensibles. Aquest compost es caracteritza per un bon contacte òhmic amb molts materials. La seva resistència no depèn de la magnitud i la direcció del corrent. Per això, el material és prometedor per utilitzar-lo en optoelectrònica, tecnologia làser i LED.
Descripció general
El sulfur de cadmi és un compost inorgànic que es produeix de manera natural com a minerals rars com la blenda de zinc i l' howliita. No tenen cap interès per al sector. La principal font de sulfur de cadmi és la síntesi artificial.
En aparença, aquest compost és una pols groga. Els tons poden variar des de llimona fins al vermell ataronjat. A causa del seu color brillant i alta resistència a influències externes, el sulfur de cadmi s'ha utilitzat com a producte d' alta qualitat.tint. La substància ha estat àmpliament disponible des del segle XVIII.
La fórmula química del compost és CdS. Té 2 formes estructurals de cristalls: hexagonal (wurtzita) i cúbic (blenda de zinc). Sota la influència de l' alta pressió, també es forma una tercera forma, com la sal gema.
Propietats del sulfur de cadmi
Un material amb una estructura de gelosia hexagonal té les següents propietats físiques i mecàniques:
- punt de fusió - 1475 °С;
- densitat - 4824 kg/m3;
- coeficient d'expansió lineal – (4, 1-6, 5) mkK-1;
- Duresa de Mohs - 3, 8;
- temperatura de sublimació - 980 °C.
Aquest compost és un semiconductor directe. Quan s'irradia amb llum, augmenta la seva conductivitat, fet que permet utilitzar el material com a fotoresistència. Quan s'alia amb coure i alumini, s'observa l'efecte de la luminescència. Els cristalls CdS es poden utilitzar en làsers d'estat sòlid.
La solubilitat del sulfur de cadmi en aigua és absent, en àcids diluïts és feble, en àcid clorhídric i sulfúric concentrats és bona. També dissol bé el Cd.
Les propietats químiques següents són característiques d'una substància:
- precipita quan s'exposa a una solució de sulfur d'hidrogen o metalls alcalins;
- en reaccionar amb l'àcid clorhídric produeix CdCl2 i sulfur d'hidrogen;
- quan s'escalfa en una atmosfera amb excés d'oxigen, s'oxida a sulfato òxid (això depèn de la temperatura del forn).
Rebre
El sulfur de cadmi es sintetitza de diverses maneres:
- en interactuar amb vapors de cadmi i sofre;
- en la reacció de compostos organosulfurats i que contenen cadmi;
- precipitació de la solució sota la influència de H2S o Na2S.
Les pel·lícules basades en aquesta substància es fan amb mètodes especials:
- per precipitació química utilitzant tiocarbamida com a font d'anions sulfur;
- polverització seguida de piròlisi;
- mètode d'epitaxia de feix molecular, en què els cristalls es fan créixer al buit;
- com a resultat del procés sol-gel;
- per mètode de pulverització;
- anodització i electroforesi;
- per mètode d'impressió de pantalla.
Per fer el pigment, es renta el sulfur de cadmi sòlid precipitat, es calcina per obtenir una xarxa cristal·lina hexagonal i després es tritura fins a obtenir una pols.
Aplicació
Els tints basats en aquest compost tenen una alta resistència tèrmica i a la llum. Els additius de selenur, tel·lurur de cadmi i sulfur de mercuri permeten canviar el color de la pols a verd-groc i vermell-violeta. Els pigments s'utilitzen en la producció de productes polimèrics.
Hi ha altres usos per al sulfur de cadmi:
- detectors (enregistradors) de partícules elementals, inclosa la gammaradiació;
- transistors de pel·lícula fina;
- transductors piezoelèctrics capaços de funcionar en la banda de GHz;
- fabricació de nanofills i tubs que s'utilitzen com a etiquetes luminescents en medicina i biologia.
Cèl·lules solars de sulfur de cadmi
Els panells solars de pel·lícula fina són un dels últims invents en energia alternativa. El desenvolupament d'aquesta indústria és cada cop més urgent, ja que les reserves de minerals utilitzats per generar electricitat s'esgoten ràpidament. Els avantatges de les cèl·lules solars de sulfur de cadmi són els següents:
- costos de material més baixos en la seva fabricació;
- augmentar l'eficiència de convertir l'energia solar en energia elèctrica (del 8% per als tipus de bateries tradicionals al 15% per a CdS/CdTe);
- possibilitat de generació d'energia en absència de raigs directes i l'ús de bateries en zones amb boira, en llocs amb alta contaminació atmosfèrica.
Les pel·lícules que s'utilitzen per fer cèl·lules solars només tenen un gruix de 15 a 30 micres. Tenen una estructura granular, la mida dels elements és d'1 a 5 micres. Els científics creuen que les bateries de pel·lícula fina podrien convertir-se en una alternativa a les bateries policristal·lines en el futur a causa de les seves condicions de funcionament sense pretensions i la seva llarga vida útil.
