Исследование возможности и условий механохимического получения перовскитоподобных галогенидов свинца-цезия CsPbX3 (X=Cl, Br, I)
Аннотация
Страниц: 50, рисунков: 24, список использованной литературы: 56 наименований.
Ключевые слова: механохимия, гибридные перовскиты, галогениды, влажность, кинетика, метод дискретных элементов.
Работа посвящена изучению влияния влажности исходных компонентов на процесс механосинетза перовскитоподобных галогенидов на примере модельной системы CsI-PbI2-CsPbI3.
Проведена серия механосинтезов CsPbI3 в вибрационной микромельнице с добавлением малого количества воды (1, 3 и 5 мкл) к исходным веществам, рентгенографически проанализирован состав продуктов их взаимодействия, впервые проведен формально-кинетический анализ исследуемых механохимических реакций при помощи уравнения Аврами-Ерофеева. Показано существенное увеличение эффективной константы скорости реакции с увеличением влажности исходных компонентов, установлено, что показатель степени n в уравнении Аврами-Ерофеева имеет значение, характерное для диффузионных моделей кинетики твердофазных реакций. Проведено оценочное сравнение сорбционных характеристик исходных галогенидов, галогенидами свинца.
Результаты работы могут быть использованы для дальнейших исследований механохимических процессов в перовскитоподобных галогенидах и роли воды в них, а также в химической технологии оптимизации процессов получения соединений данного класса.
Pages: 50, figures: 24, references: 56 titles.
Keywords: mechanochemistry, hybrid perovskites, halides, moisture, kinetics, discrete element method.
The work is devoted to the study of the humidity influence of the starting components on the mechanosynthesis of perovskite-like halides using the model system CsI-PbI2-CsPbI3 as example.
A series of CsPbI3 mechanochemical syntheses was carried out in a vibration micro mill with the addition of a small amount of water (1, 3, and 5 µl) to the starting materials, the composition of their interaction products was analyzed by x-ray powder diffraction, and the kinetic analysis of the mechanochemical reactions under study was first performed using the Avrami-Erofeyev equation. A significant increase in the effective reaction rate constant with an increase in the moisture content of the starting components was shown; it was found that the exponent n in the Avrami-Erofeyev equation has a value characteristic of diffusion kinetic models in solid-state reactions. An evaluation comparison of the sorption characteristics of the starting halides was carried out, and the significant hygroscopicity of cesium halides was shown in comparison with lead halides.
The results of the work can be used for further studies of mechanochemical processes in perovskite-like halides and the role of water in them, as well as in chemical technology for optimizing the processes for producing compounds of this class.
Ключевые слова: механохимия, гибридные перовскиты, галогениды, влажность, кинетика, метод дискретных элементов.
Работа посвящена изучению влияния влажности исходных компонентов на процесс механосинетза перовскитоподобных галогенидов на примере модельной системы CsI-PbI2-CsPbI3.
Проведена серия механосинтезов CsPbI3 в вибрационной микромельнице с добавлением малого количества воды (1, 3 и 5 мкл) к исходным веществам, рентгенографически проанализирован состав продуктов их взаимодействия, впервые проведен формально-кинетический анализ исследуемых механохимических реакций при помощи уравнения Аврами-Ерофеева. Показано существенное увеличение эффективной константы скорости реакции с увеличением влажности исходных компонентов, установлено, что показатель степени n в уравнении Аврами-Ерофеева имеет значение, характерное для диффузионных моделей кинетики твердофазных реакций. Проведено оценочное сравнение сорбционных характеристик исходных галогенидов, галогенидами свинца.
Результаты работы могут быть использованы для дальнейших исследований механохимических процессов в перовскитоподобных галогенидах и роли воды в них, а также в химической технологии оптимизации процессов получения соединений данного класса.
Pages: 50, figures: 24, references: 56 titles.
Keywords: mechanochemistry, hybrid perovskites, halides, moisture, kinetics, discrete element method.
The work is devoted to the study of the humidity influence of the starting components on the mechanosynthesis of perovskite-like halides using the model system CsI-PbI2-CsPbI3 as example.
A series of CsPbI3 mechanochemical syntheses was carried out in a vibration micro mill with the addition of a small amount of water (1, 3, and 5 µl) to the starting materials, the composition of their interaction products was analyzed by x-ray powder diffraction, and the kinetic analysis of the mechanochemical reactions under study was first performed using the Avrami-Erofeyev equation. A significant increase in the effective reaction rate constant with an increase in the moisture content of the starting components was shown; it was found that the exponent n in the Avrami-Erofeyev equation has a value characteristic of diffusion kinetic models in solid-state reactions. An evaluation comparison of the sorption characteristics of the starting halides was carried out, and the significant hygroscopicity of cesium halides was shown in comparison with lead halides.
The results of the work can be used for further studies of mechanochemical processes in perovskite-like halides and the role of water in them, as well as in chemical technology for optimizing the processes for producing compounds of this class.