Síntese e caracterização de perovskitas de Cs3Sb2Cl9 e de Cs3Sb2l9

Abstract

O grande interesse em perovskitas na última década foi principalmente motivado por resultados muito promissores na área de células solares que utilizaram perovskitas orgânica-inorgânica, como CH3NH3PbI3. No entanto, devido abaixa estabilidade em condição ambiente, o desempenho de dispositivos baseados em CH3NH3PbI3 é severamente afetado após um curto período de funcionamento. Para contornar este problema uma das alternativas mais exploradas tem sido substituir ocátion orgânico por um inorgânicoe substituiro chumbo por um elemento menos tóxico. No presente trabalho foram obtidas as perovskitas Cs3Sb2l9 e Cs3Sb2Cl9 sintetizadas a partir do método de injeção a quente. Os materiais foram caracterizados por espectroscopia de absorção na região do UV-Vis-NIR, difratometria de raio-X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (MET-AR), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), espectroscopia Raman e Termogravimetria. Análises de MEV apontam que a formação das nanopartículas não ocorre de forma controlada. Os resultadosmostramque ambos os materiais apresentam absorção na região do visível e queCs3Sb2Cl9 foi obtido em uma mistura das fases 0D (dimérica) e 2D (planar) e Cs3Sb2Cl9foi obtido na fase trigonal. FTIR confirma que as nanopartículas estão encapsuladas pelos ligantes, contudo, resultados de microscopia mostram que os ligantes não evitaram a aglomeração das nanopartículas. Em relação ao processo de dopagem dos materiais, os resultados de UV-Vis sugerem que ocorreu a troca de íons cloreto por íons iodeto, na tentativa de dopar Cs3Sb2Cl9 com iodo, contudo não foi possível observar mudanças no perfil de difração das amostras dopadas quando comparadas com as amostras não dopadas.

The great interest in perovskites in the last decade was mainly motivated by very promising results in solar cells that used organic-inorganic perovskites, such as CH3NH3PbI3. However, due to low stability under ambient conditions, the performance of CH3NH3PbI3 based devices is severely affected after a short period of operation. To overcome this drawback, one of the most explored alternatives has been to replace the organic cation with an inorganic one and replace lead with a less toxic element. In the present work, the perovskites Cs3Sb2l9 and Cs3Sb2Cl9 were synthesized using the hot injection method. The materials were characterized by absorption spectroscopy in the UV-Vis-NIR region, X-ray diffractometry (XRD), high resolution transmission electron microscopy (MET-AR), scanning electron microscopy (SEM), spectroscopy in the region infrared (FTIR), Raman spectroscopy and thermogravimetry.SEM analyzes indicate that the formation of nanoparticles does not occur in a controlled manner. The results show that both materials present absorption in the visible region and that Cs3Sb2Cl9 was obtained in a mixture of the 0D (dimeric) and 2D (planar) phases and Cs3Sb2Cl9 was obtained in the trigonal phase. FTIR confirms that the nanoparticles are encapsulated by the ligands,however these did not prevent their agglomeration. Regarding the materials doping process, UV-Vis results suggest that chloride ions were exchanged for iodide ions, in an attempt to dope Cs3Sb2Cl9 with iodine, however, it was not possible to observe changes in the diffraction profile of the doped samples when compared with the undoped samples.