แคดเมียมซัลไฟด์: คุณสมบัติ การเตรียมและการใช้งาน

2024 ผู้เขียน: Angel Austin | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-02 17:57

ตามเนื้อผ้าแคดเมียมซัลไฟด์ถูกใช้เป็นสีย้อม สามารถเห็นได้บนผืนผ้าใบของศิลปินผู้ยิ่งใหญ่เช่น Van Gogh, Claude Monet, Matisse ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความสนใจในเรื่องนี้เกี่ยวข้องกับการใช้แคดเมียมซัลไฟด์ในการเคลือบฟิล์มสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์และอุปกรณ์ที่ไวต่อแสง สารประกอบนี้มีลักษณะพิเศษโดยการสัมผัสโอห์มมิกที่ดีกับวัสดุหลายชนิด ความต้านทานไม่ได้ขึ้นอยู่กับขนาดและทิศทางของกระแส ด้วยเหตุนี้ วัสดุนี้จึงมีแนวโน้มว่าจะใช้ในออปโตอิเล็กทรอนิกส์ เทคโนโลยีเลเซอร์ และไฟ LED

คำอธิบายทั่วไป

แคดเมียมซัลไฟด์เป็นสารประกอบอนินทรีย์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในฐานะแร่หายากที่ผสมสังกะสีและฮาวไลท์ พวกเขาไม่สนใจอุตสาหกรรม แหล่งที่มาหลักของแคดเมียมซัลไฟด์คือการสังเคราะห์เทียม

ในลักษณะที่ปรากฏ สารนี้เป็นผงสีเหลือง เฉดสีอาจแตกต่างกันไปตั้งแต่มะนาวจนถึงสีส้มแดง เนื่องจากสีสดใสและทนต่ออิทธิพลภายนอกสูง แคดเมียมซัลไฟด์จึงถูกนำมาใช้เป็นผลิตภัณฑ์คุณภาพสูงย้อม. สารนี้มีใช้กันอย่างแพร่หลายตั้งแต่ศตวรรษที่ 18

สูตรเคมีของสารประกอบคือ CdS มี 2 รูปแบบโครงสร้างของผลึก: หกเหลี่ยม (wurtzite) และลูกบาศก์ (สังกะสีผสม) ภายใต้อิทธิพลของความกดดันสูง รูปแบบที่สามก็ก่อตัวขึ้นเช่นกัน เช่น เกลือสินเธาว์

คุณสมบัติของแคดเมียมซัลไฟด์

วัสดุที่มีโครงสร้างเป็นตาข่ายหกเหลี่ยมมีคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลดังต่อไปนี้:

• จุดหลอมเหลว - 1475 °С;
• ความหนาแน่น - 4824 กก./ม.3;
• สัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้น – (4, 1-6, 5) mkK-1;
• ความแข็งของโมห์ - 3, 8;
• อุณหภูมิระเหิด - 980 °C.

สารนี้เป็นสารกึ่งตัวนำโดยตรง เมื่อฉายรังสีด้วยแสง ค่าการนำไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้สามารถใช้วัสดุดังกล่าวเป็นโฟโตรีซีสเตอร์ได้ เมื่อผสมกับทองแดงและอลูมิเนียม จะสังเกตเห็นผลของการเรืองแสง คริสตัล CdS สามารถใช้กับเลเซอร์โซลิดสเตตได้

การละลายของแคดเมียมซัลไฟด์ในน้ำขาด กรดเจือจางจะอ่อน ในกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้นและกรดซัลฟิวริกจะดี นอกจากนี้ยังละลายซีดีได้ดี

คุณสมบัติทางเคมีต่อไปนี้เป็นลักษณะของสาร:

• ตกตะกอนเมื่อสัมผัสกับสารละลายของไฮโดรเจนซัลไฟด์หรือโลหะอัลคาไล
• ทำปฏิกิริยากับกรดไฮโดรคลอริกทำให้เกิด CdCl_{2 และไฮโดรเจนซัลไฟด์}
• เมื่อถูกทำให้ร้อนในบรรยากาศที่มีออกซิเจนมากเกินไป มันจะออกซิไดซ์เป็นซัลเฟตหรือออกไซด์ (ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิในเตาเผา)

รับ

แคดเมียมซัลไฟด์สังเคราะห์ได้หลายวิธี:

• เมื่อทำปฏิกิริยากับไอระเหยของแคดเมียมและกำมะถัน
• ในปฏิกิริยาของออร์กาโนซัลเฟอร์และสารประกอบที่ประกอบด้วยแคดเมียม
• ตกตะกอนจากสารละลายภายใต้อิทธิพลของ H₂S หรือ Na_2S.

ภาพยนตร์ที่ใช้สารนี้ผลิตขึ้นโดยใช้วิธีพิเศษ:

• โดยการตกตะกอนของสารเคมีโดยใช้ไธโอคาร์บาไมด์เป็นแหล่งของประจุลบซัลไฟด์
• ป่น ตามด้วยไพโรไลซิส;
• วิธีการของ epitaxy ของลำแสงโมเลกุลซึ่งผลึกเติบโตภายใต้สุญญากาศ
• เป็นผลจากกระบวนการโซลเจล
• โดยวิธีสปัตเตอร์;
• อโนไดซ์และอิเล็กโตรโฟรีซิส;
• โดยการพิมพ์สกรีน

ในการทำเม็ดสี ล้างแคดเมียมซัลไฟด์ที่เป็นของแข็งที่ตกตะกอน เผาให้เป็นผลึกคริสตัลหกเหลี่ยม แล้วบดเป็นผง

แอปพลิเคชัน

สีย้อมจากสารประกอบนี้มีความทนทานต่อความร้อนและแสงสูง สารเติมแต่งของซีลีไนด์ แคดเมียม เทลลูไรด์ และปรอทซัลไฟด์ทำให้สามารถเปลี่ยนสีของผงเป็นสีเขียวเหลืองและแดงม่วงได้ เม็ดสีใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์โพลีเมอร์

มีประโยชน์อื่นๆ สำหรับแคดเมียมซัลไฟด์:

• เครื่องตรวจจับ (เครื่องบันทึก) ของอนุภาคมูลฐานรวมถึงแกมมารังสี
• ทรานซิสเตอร์แบบฟิล์มบาง;
• ตัวแปลงสัญญาณแบบเพียโซอิเล็กทริกที่ทำงานในย่านความถี่ GHz;
• การผลิตสายนาโนและหลอดที่ใช้เป็นฉลากเรืองแสงในทางการแพทย์และชีววิทยา

เซลล์แสงอาทิตย์แคดเมียมซัลไฟด์

แผงโซลาร์เซลล์แบบฟิล์มบางเป็นหนึ่งในสิ่งประดิษฐ์ล่าสุดในด้านพลังงานทดแทน การพัฒนาอุตสาหกรรมนี้มีความเร่งด่วนมากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากแร่ธาตุสำรองที่ใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าหมดลงอย่างรวดเร็ว ข้อดีของเซลล์แสงอาทิตย์แคดเมียมซัลไฟด์มีดังนี้:

• ลดต้นทุนวัสดุในการผลิต
• เพิ่มประสิทธิภาพของการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้า (จาก 8% สำหรับแบตเตอรี่แบบเดิมเป็น 15% สำหรับ CdS/CdTe);
• ความเป็นไปได้ของการผลิตกระแสไฟฟ้าในกรณีที่ไม่มีแสงส่องโดยตรงและการใช้แบตเตอรี่ในบริเวณที่มีหมอกหนา ในสถานที่ที่มีมลพิษทางอากาศสูง

ฟิล์มที่ใช้ทำโซลาร์เซลล์มีความหนาเพียง 15-30 ไมครอน พวกเขามีโครงสร้างที่ละเอียดซึ่งมีขนาดขององค์ประกอบอยู่ที่ 1-5 ไมครอน นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าแบตเตอรี่แบบฟิล์มบางอาจกลายเป็นทางเลือกแทนแบตเตอรี่คริสตัลไลน์ในอนาคต เนื่องจากสภาพการทำงานที่ไม่โอ้อวดและอายุการใช้งานที่ยาวนาน