कैडमियम सल्फाइड: गुण, तैयारी और अनुप्रयोग

2024 लेखक: Angel Austin | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-02 17:47

परंपरागत रूप से, कैडमियम सल्फाइड का उपयोग डाई के रूप में किया जाता था। इसे वैन गॉग, क्लाउड मोनेट, मैटिस जैसे महान कलाकारों के कैनवस पर देखा जा सकता है। हाल के वर्षों में, इसमें रुचि कैडमियम सल्फाइड के उपयोग से सौर कोशिकाओं और प्रकाश संवेदनशील उपकरणों के लिए फिल्म कोटिंग के रूप में जुड़ी हुई है। इस यौगिक को कई सामग्रियों के साथ अच्छे ओमिक संपर्क की विशेषता है। इसका प्रतिरोध धारा के परिमाण और दिशा पर निर्भर नहीं करता है। इसके कारण, सामग्री ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स, लेजर तकनीक और एलईडी में उपयोग के लिए आशाजनक है।

सामान्य विवरण

कैडमियम सल्फाइड एक अकार्बनिक यौगिक है जो प्राकृतिक रूप से दुर्लभ खनिज जिंक ब्लेंड और हॉवलाइट के रूप में होता है। उनका उद्योग जगत से कोई लेना-देना नहीं है। कैडमियम सल्फाइड का मुख्य स्रोत कृत्रिम संश्लेषण है।

दिखने में यह यौगिक पीले रंग का चूर्ण है। रंग नींबू से नारंगी-लाल तक भिन्न हो सकते हैं। अपने चमकीले रंग और बाहरी प्रभावों के लिए उच्च प्रतिरोध के कारण, कैडमियम सल्फाइड का उपयोग उच्च गुणवत्ता के रूप में किया गया हैडाई। पदार्थ 18वीं शताब्दी से व्यापक रूप से उपलब्ध है।

यौगिक का रासायनिक सूत्र CdS है। इसमें क्रिस्टल के 2 संरचनात्मक रूप हैं: हेक्सागोनल (वर्टज़ाइट) और क्यूबिक (जिंक ब्लेंड)। उच्च दाब के प्रभाव में सेंधा नमक के समान एक तीसरा रूप भी बनता है।

कैडमियम सल्फाइड गुण

एक हेक्सागोनल जाली संरचना वाली सामग्री में निम्नलिखित भौतिक और यांत्रिक गुण होते हैं:

• गलनांक - 1475 °С;
• घनत्व - 4824 किग्रा/मी3;
• रैखिक विस्तार गुणांक – (4, 1-6, 5) एमकेके-1;
• मोह कठोरता - 3, 8;
• उच्च बनाने की क्रिया तापमान - 980 डिग्री सेल्सियस।

यह यौगिक एक सीधा अर्धचालक है। प्रकाश से विकिरणित होने पर, इसकी चालकता बढ़ जाती है, जिससे सामग्री को फोटोरेसिस्टर के रूप में उपयोग करना संभव हो जाता है। जब तांबे और एल्यूमीनियम के साथ मिश्रधातु बनाई जाती है, तो ल्यूमिनेसिसेंस का प्रभाव देखा जाता है। सीडीएस क्रिस्टल का उपयोग सॉलिड-स्टेट लेजर में किया जा सकता है।

पानी में कैडमियम सल्फाइड की घुलनशीलता अनुपस्थित है, तनु अम्लों में यह कमजोर है, सांद्र हाइड्रोक्लोरिक और सल्फ्यूरिक अम्ल में यह अच्छा है। यह सीडी को भी अच्छे से घोलता है।

किसी पदार्थ के निम्नलिखित रासायनिक गुणधर्म हैं:

• हाइड्रोजन सल्फाइड या क्षार धातुओं के घोल के संपर्क में आने पर अवक्षेपित हो जाता है;
• हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करने पर CdCl_{2 और हाइड्रोजन सल्फाइड पैदा होता है;}
• जब अधिक ऑक्सीजन वाले वातावरण में गर्म किया जाता है, तो यह सल्फेट में ऑक्सीकृत हो जाता हैया ऑक्साइड (यह भट्ठे में तापमान पर निर्भर करता है)।

प्राप्त

कैडमियम सल्फाइड कई तरह से संश्लेषित होता है:

• कैडमियम और सल्फर के वाष्प के साथ बातचीत करते समय;
• ऑर्गनोसल्फर और कैडमियम युक्त यौगिकों की प्रतिक्रिया में;
• H₂S या Na_{2S. के प्रभाव में घोल से वर्षा}

इस पदार्थ पर आधारित फिल्में विशेष तरीकों का उपयोग करके बनाई जाती हैं:

• सल्फाइड आयनों के स्रोत के रूप में थायोकार्बामाइड का उपयोग करके रासायनिक वर्षा द्वारा;
• पायरोलिसिस के बाद चूर्ण बनाना;
• आणविक बीम एपिटॉक्सी की विधि, जिसमें क्रिस्टल वैक्यूम के तहत उगाए जाते हैं;
• सोल-जेल प्रक्रिया के परिणामस्वरूप;
• स्पटरिंग विधि द्वारा;
• एनोडाइजिंग और वैद्युतकणसंचलन;
• स्क्रीन प्रिंटिंग विधि द्वारा।

रंजक बनाने के लिए, अवक्षेपित ठोस कैडमियम सल्फाइड को धोया जाता है, एक हेक्सागोनल क्रिस्टल जाली प्राप्त करने के लिए कैलक्लाइंड किया जाता है, और फिर एक पाउडर बनाया जाता है।

आवेदन

इस यौगिक पर आधारित रंगों में उच्च तापीय और प्रकाश प्रतिरोध होता है। सेलेनाइड, कैडमियम टेलुराइड और मरकरी सल्फाइड के योजक पाउडर के रंग को हरे-पीले और लाल-बैंगनी रंग में बदलना संभव बनाते हैं। रंगद्रव्य का उपयोग बहुलक उत्पादों के उत्पादन में किया जाता है।

कैडमियम सल्फाइड के अन्य उपयोग हैं:

• गामा सहित प्राथमिक कणों के डिटेक्टर (रिकॉर्डर)विकिरण;
• पतली फिल्म ट्रांजिस्टर;
• GHz बैंड में काम करने में सक्षम पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर;
• नैनोवायर और ट्यूब का निर्माण जो दवा और जीव विज्ञान में ल्यूमिनसेंट लेबल के रूप में उपयोग किया जाता है।

कैडमियम सल्फाइड सौर सेल

पतली फिल्म वाले सौर पैनल वैकल्पिक ऊर्जा के क्षेत्र में नवीनतम आविष्कारों में से एक हैं। इस उद्योग का विकास अधिक से अधिक जरूरी होता जा रहा है, क्योंकि बिजली उत्पन्न करने के लिए उपयोग किए जाने वाले खनिजों के भंडार तेजी से समाप्त हो रहे हैं। कैडमियम सल्फाइड सौर कोशिकाओं के लाभ इस प्रकार हैं:

• उनके निर्माण में कम सामग्री लागत;
• सौर ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने की दक्षता बढ़ाना (पारंपरिक प्रकार की बैटरियों के लिए 8% से CdS/CdTe के लिए 15%);
• प्रत्यक्ष किरणों के अभाव में बिजली उत्पादन की संभावना और धुंध वाले क्षेत्रों में, उच्च वायु प्रदूषण वाले स्थानों में बैटरियों के उपयोग की संभावना।

सौर सेल बनाने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली फिल्में केवल 15-30 माइक्रोन मोटी होती हैं। उनके पास एक दानेदार संरचना है, जिसके तत्वों का आकार 1-5 माइक्रोन है। वैज्ञानिकों का मानना है कि थिन-फिल्म बैटरी भविष्य में पॉलीक्रिस्टलाइन बैटरियों का विकल्प बन सकती हैं, क्योंकि उनके संचालन की स्पष्ट स्थिति और लंबी सेवा जीवन है।