Пошук академічних текстів

Реєстраційний номер

0821U102939, Дисертація доктора філософії

Назва роботи

Синтез, структура та властивості плівкових матеріалів на основі органо-неорганічного перовськиту CH3NH3PbI3

Здобувач

Торчинюк Павло Васильович,

Керівник Білоус Анатолій Григорович
Опонент Колотілов Сергій Володимирович
Опонент Фрицький Ігор Олегович
Рецензент Бережницька Олександра Степанівна
Рецензент Орисик Світлана Іванівна

На здобуття

Доктор філософії, 102, Хімія

Дата захисту

21-12-2021

Опис

Дисертаційна робота присвячена синтезу плівок органо-неорганічних сполук CH3NH3PbI3 зі структурою перовськиту, дослідженню їх властивостей залежно від співвідношення вихідних реагентів та розчинника, пошуку шляхів підвищення стійкості плівок органо-неорганічних перовськитів, які можуть бути використанні при створенні елементів перетворення сонячної енергії в електричну. В дисертації було синтезовано органо-неорганічні перовськити CH3NH3PbI3 одностадійним осадженням із розчинів та отримано плівки методом spin-coating. Для синтезу плівок органо-неорганічних перовськитів використовували різні співвідношення вихідних реагентів PbI2 та CH3NH3I (1:1, 1:2, 1:3) та розчинники диметилформамід (DMF) та диметилсульфоксид (DMSO). Вивчено особливості утворення структури перовськиту залежно від співвідношення вихідних реагентів PbI2:CH3NH3I та розчинника DMF, DMSO. Встановлено, що при використанні розчинника DMF та різного співвідношення PbI2:CH3NH3I, органо-неорганічний перовськит CH3NH3PbI3 починає утворюватися при обробці плівки при температурі 20-25 °С. При використанні DMSO перовськит CH3NH3PbI3 починає утворюватися при Т=60 °С для співвідношення 1:1, 1:2 та при Т=70 °С для співвідношення 1:3. При співвідношенні вихідних реагентів 1:1 у розчиннику DMSO не вдалося отримати однофазну плівку перовськиту, завжди присутні сліди домішкової фази (CH3NH3)2(DMF)2Pb3I8. У всіх інших випадках (розчинники DMF і DMSO) утворюється однофазна структура органо-неорганічного перовськиту одного хімічного складу, але з різною морфологією. Температура утворення однофазної плівки органо-неорганічного перовськиту залежить від співвідношення PbI2:CH3NH3I та розчинника. Встановлено, що однофазні плівки перовськиту утворюються при 115 °С, 170 °С, 175 °С для співвідношення вихідних реагентів 1:1, 1:2, 1:3 у розчиннику DMF. При використанні розчинника DMSO однофазні плівки утворюються при 190 °С, 205 °С при співвідношенні 1:2, 1:3, відповідно. Залежно від співвідношення вихідних реагентів, розчинених у DMF та температури обробки плівок, утворення органо-неорганічного перовськиту відбувається через утворення 3 проміжних сполук (1:1), через утворення 4 проміжних сполук (1:2) та через утворення 2 проміжних сполук (1:3). Крім перовськиту CH3NH3PbI3 у плівках можуть бути наявні інші проміжні сполуки: (CH3NH3)2(DMF)xPbI4, (CH3NH3)3(DMF)PbI5, (CH3NH3)2(DMF)2Pb2I6 та (CH3NH3)2(DMF)2Pb3I8. Залежно від співвідношення PbI2 та CH3NH3I, розчинених у DMSO та температури термообробки, утворення перовськиту CH3NH3PbI3 відбувається через утворення 4 проміжних сполуки (CH3NH3)2(DMSO)xPbI4, (CH3NH3)2(DMSO)2Pb3I8, PbI2•2DMSO, PbI2•DMSO. Визначено структурні параметри органо-неорганічних перовськитів (параметри елементарної комірки, об’єм комірки). Встановлено, що зі збільшенням співвідношення вихідних реагентів відбувається збільшення об’єму комірки для плівок перовськиту, що пов'язано із збільшенням кількості розчинника, що входить в структуру перовськиту. Об’єм комірки для плівок CH3NH3PbI3, отриманих у розчиннику DMSO є меншим, ніж при використанні DMF. Кристалічність плівок залежить від співвідношення вихідних реагентів, розчинника та температури обробки плівки. На залежності кристалічності від температури обробки плівки спостерігаються два максимуми: перший – зумовлений внеском кристалічних проміжних сполук та перовськиту, другий – зумовлений внеском кристалічної фази перовськиту.