Secara tradisional, kadmium sulfida digunakan sebagai pewarna. Itu dapat dilihat di kanvas seniman hebat seperti Van Gogh, Claude Monet, Matisse. Dalam beberapa tahun terakhir, minatnya dikaitkan dengan penggunaan kadmium sulfida sebagai lapisan film untuk sel surya dan perangkat fotosensitif. Senyawa ini dicirikan oleh kontak ohmik yang baik dengan banyak bahan. Resistansinya tidak tergantung pada besar dan arah arus. Karena itu, bahan ini menjanjikan untuk digunakan dalam optoelektronika, teknologi laser, dan LED.
Deskripsi Umum
Cadmium sulfide adalah senyawa anorganik yang terjadi secara alami sebagai mineral langka zinc blende dan howliite. Mereka tidak menarik bagi industri. Sumber utama kadmium sulfida adalah sintesis buatan.
Dalam penampilan, senyawa ini adalah bubuk kuning. Nuansa dapat bervariasi dari lemon hingga oranye-merah. Karena warnanya yang cerah dan ketahanannya yang tinggi terhadap pengaruh eksternal, kadmium sulfida telah digunakan sebagai bahan berkualitas tinggipewarna. Zat tersebut telah tersedia secara luas sejak abad ke-18.
Rumus kimia senyawa tersebut adalah CdS. Ini memiliki 2 bentuk struktural kristal: heksagonal (wurtzite) dan kubik (zinc blende). Di bawah pengaruh tekanan tinggi, bentuk ketiga juga terbentuk, seperti garam batu.
Sifat kadmium sulfida
Bahan dengan struktur kisi heksagonal memiliki sifat fisik dan mekanik sebagai berikut:
- titik leleh - 1475 °С;
- densitas - 4824 kg/m3;
- koefisien ekspansi linier – (4, 1-6, 5) mkK-1;
- Kekerasan Mohs - 3, 8;
- suhu sublimasi - 980 °C.
Senyawa ini adalah semikonduktor langsung. Ketika disinari dengan cahaya, konduktivitasnya meningkat, yang memungkinkan untuk menggunakan material sebagai fotoresistor. Ketika paduan dengan tembaga dan aluminium, efek pendaran diamati. Kristal CdS dapat digunakan dalam laser solid-state.
Kelarutan kadmium sulfida dalam air tidak ada, dalam asam encer lemah, dalam asam klorida dan asam sulfat pekat baik. Itu juga melarutkan Cd dengan baik.
Sifat kimia berikut adalah karakteristik suatu zat:
- endapan saat terkena larutan hidrogen sulfida atau logam alkali;
- bereaksi dengan asam klorida menghasilkan CdCl2 dan hidrogen sulfida;
- ketika dipanaskan di atmosfer dengan oksigen berlebih, teroksidasi menjadi sulfatatau oksida (ini tergantung pada suhu di dalam tungku).
Terima
Cadmium sulfide disintesis dalam beberapa cara:
- saat berinteraksi dengan uap kadmium dan belerang;
- dalam reaksi senyawa organosulfur dan kadmium;
- presipitasi dari larutan di bawah pengaruh H2S atau Na2S.
Film berdasarkan bahan ini dibuat menggunakan metode khusus:
- dengan pengendapan kimia menggunakan tiokarbamid sebagai sumber anion sulfida;
- pulverisasi diikuti oleh pirolisis;
- metode epitaksi berkas molekul, di mana kristal tumbuh di bawah vakum;
- sebagai hasil dari proses sol-gel;
- dengan metode sputtering;
- anodisasi dan elektroforesis;
- dengan metode sablon.
Untuk membuat pigmen, endapan kadmium sulfida padat dicuci, dikalsinasi untuk mendapatkan kisi kristal heksagonal, dan kemudian digiling menjadi bubuk.
Aplikasi
Pewarna berdasarkan senyawa ini memiliki ketahanan termal dan cahaya yang tinggi. Aditif selenida, telluride kadmium dan merkuri sulfida memungkinkan untuk mengubah warna bubuk menjadi hijau-kuning dan merah-ungu. Pigmen digunakan dalam produksi produk polimer.
Ada kegunaan lain untuk kadmium sulfida:
- detektor (perekam) partikel elementer, termasuk gammaradiasi;
- transistor film tipis;
- transduser piezoelektrik mampu beroperasi di pita GHz;
- pembuatan kawat nano dan tabung yang digunakan sebagai label luminescent dalam kedokteran dan biologi.
Sel surya kadmium sulfida
Panel surya film tipis adalah salah satu penemuan terbaru dalam energi alternatif. Perkembangan industri ini menjadi semakin mendesak, karena cadangan mineral yang digunakan untuk menghasilkan listrik dengan cepat habis. Kelebihan sel surya kadmium sulfida adalah sebagai berikut:
- biaya bahan yang lebih rendah dalam pembuatannya;
- meningkatkan efisiensi konversi energi matahari menjadi energi listrik (dari 8% untuk baterai tipe tradisional menjadi 15% untuk CdS/CdTe);
- kemungkinan pembangkit listrik tanpa adanya sinar langsung dan penggunaan baterai di daerah berkabut, di tempat-tempat dengan polusi udara yang tinggi.
Film yang digunakan untuk membuat sel surya hanya setebal 15-30 mikron. Mereka memiliki struktur granular, ukuran elemennya adalah 1-5 mikron. Para ilmuwan percaya bahwa baterai film tipis dapat menjadi alternatif untuk baterai polikristalin di masa depan karena kondisi pengoperasian yang sederhana dan masa pakai yang lama.
