Kemikere bestemmer, hvordan man undgår biprodukter i syntesen af ​​perovskitter

En RUDN -professor, sammen med sine kolleger fra andre universiteter i Moskva, har beskrevet mekanismen for biprodukter, der produceres i løbet af syntesen af ​​perovskitter - mineraler, der har mange potentielle anvendelser, f.eks. som superledere. Opdagelsen kunne gøre deres produktion hurtigere og mere effektiv. Artiklen blev offentliggjort i Kemi af materialer .

Perovskitter er krystallinske stoffer, der består af to eller flere metaller og indeholder tre iltatomer. Disse materialer bruges som superledere, i solceller, lasere og sensorer. Perovskites krystalstruktur dannes i opløsningsmidler såsom dimethylsulfoxid (DMSO), dimethylformamid (DMF), og gamma-butyrolacton (GBL). Hovedproblemet med deres syntese ligger i dannelsen af ​​mellemprodukter mellem de oprindelige stoffer og molekylerne i et opløsningsmiddel. Dette komplicerer krystalliseringsprocessen og reducerer mængderne af slutproduktet.

Forfatterne studerede strukturen af ​​mellemprodukter, der dannedes i løbet af perovskitesyntese i GBL. Undersøgelsen var baseret på perovskitter, der indeholder bly og atomer af forskellige halogener (chlor, brom, og jod). For at se forbindelserne dannet i løbet af reaktionen, forskerne brugte Raman -spredningsspektroskopi. Under forsøget, kemikerne ændrede forholdet mellem indledende syntesekomponenter og studerede strukturer dannet i hvert tilfælde.

"Vi var de første til at finde tre typer mellemliggende faser, der dannes i løbet af perovskitkrystallisation i gamma-butyrolacton. Den første type ligner de strukturer, der allerede er velkendte for os, mens type to og tre er nye superoktaedriske formationer. Vi fandt også ud af, hvorfor det sker. Ved høje koncentrationer af jodioner i en opløsning, strukturen domineres af små molekyler bestående af et bly og tre jodatomer. Imidlertid, når koncentrationen af ​​jodioner falder, opløsningsmidlet begynder at spille hovedrollen. Komplekse superoktaedrale former af mellemmændene dannes under dets indflydelse, "siger Viktor Khrustalyov, medforfatter af undersøgelsen, Ph.d. i kemi, og leder af Institut for Uorganisk Kemi på RUDN.

Efter at have undersøgt, hvordan mellemprodukter, der bremser reaktionen og reducerer mængderne af slutproduktet, opstår i løbet af en reaktion, kemikerne udviklede en metode til at undgå det. For at gøre det, de foreslog at deponere perovskitter som tynde film og også bruge initialopløsninger med højere jodkoncentrationer.