Жидкая композиция полигалогенидов переменного состава

Изобретение относится к новому жидкому реагенту для получения органо-неорганических перовскитов, которые могут быть использованы для светопоглощающих материалов в солнечной энергетике. Жидкий исходный реагент для получения органо-неорганического перовскита соответствует составу АВ-nB₂, где n=1-5, А является катионом, выбранным из CH₃NH₃⁺, (NH₂)₂CH⁺, C(NH₂)₃⁺, или смесью катионов CH₃NH₃⁺, (NH₂)₂CH⁺, C(NH₂)₃⁺, возможно в смеси с ионами Cs+, В является анионом, выбранным из Cl^-, Br^-, I^-, или их смесью, В₂ выбирается из Cl₂, Br₂ и I₂ или их смеси. Изобретение также относится к способу получения указанного жидкого исходного реагента. Способ заключается в том, что осуществляют смешение соединения АВ, или смеси соединений АВ, возможно с галогенидом цезия, где А является катионом, выбранным из CH₃NH₃⁺, (NH₂)₂CH⁺, C(NH₂)₃⁺, В является анионом, выбранным из Cl^-, Br^-, I^-, с компонентом В₂, где В₂ выбирается из Cl₂, Br₂ и I₂ или их смеси, при молярном соотношении АВ к В₂ от 1:1 до 1:5, в диапазоне температур от 10 до 120°C. Использование жидкой композиции полигалогенидов приводит к упрощению и ускорению технологического процесса получения органо-неорганического перовскита и перовскитоподобных соединений, содержащих Pb, Sn, Bi, т.к. позволяет провести процесс без применения растворителей. 2 н.п. ф-лы, 3 пр.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Заявляемое изобретение относится к органо-неорганическим композициям переменного состава, служащим исходным реагентом для получения органо-неорганических перовскитов.

Уровень техники

Из уровня техники известны способы синтеза прекурсоров органо-неорганических перовскитов, являющихся фотоактивным материалом, например для прекурсоров MAI (иодид метиламмония) и FAI (иодид формамидиния).

Недостатком вышеперечисленных прекурсоров является их твердое агрегатное состояние, которое требует применения растворителя и специальных условий проведения реакции для получения органо-неорганического перовскита, которые усложняют технологический процесс, увеличивают производственно-технологические, экологические риски и оказывают негативное воздействие на здоровье работников при получении органо-неорганического перовскита.

Недостатком вышеперечисленных полииодидов является использование в них катионов, не подходящих для получения светопоглощающего материала перовскитных солнечных ячеек.

Раскрытие изобретения

Задачей заявляемого изобретения является создание жидкой композиции полигалогенидов, использование которой приводит к упрощению и ускорению технологического процесса получения органо-неорганического перовскита и перовскитоподобных соединений, содержащих Pb, Sn, Bi при комнатной температуре без применения растворителей.

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения, заключается в упрощении и ускорении технологического процесса получения органо-неорганического перовскита и перовскитоподобных соединений, содержащих Pb, Sn, Bi при комнатной температуре без применения растворителей.

Технический результат достигается тем, что жидкий исходный реагент для получения органо-неорганического перовскита имеет состав АВ - nB₂, где n≥1, А является по крайней мере одним из катионов CH₃NH₃⁺, (NH₂)₂CH⁺, С(NH₂)₃⁺ или их смесью, В является по крайней мере одним из анионов Cl^-, Br^-, I^- или их смесью, причем смешение компонентов с катионами А и анионами В, при молярном соотношении А к В от 1:1 до 1:5, осуществлено в диапазоне температур от 0 до 150°С.

Технический результат при реализации способа достигается тем, что способ получения жидкого исходного реагента для получения органо-неорганического перовскита заключается в том, что осуществляют смешение компонентов с катионами А и В, где А является по крайней мере одним из катионов CH₃NH₃⁺, (NH₂)₂СН⁺, С(NH₂)₃⁺, Cs⁺ или их смесью, В является по крайней мере одним из анионов Cl^-, Br^-, I^- или их смесью, при молярном соотношении А к В от 1:1 до 1:5, в диапазоне температур от 0 до 150°С, с обеспечением формирования смеси АВ - nB₂, где n≥1.

Ниже приведены варианты приготовления раствора жидкой композиции полигалогенидов общей формулы АВ - nB₂.

Пример 1.

К навеске кристаллического MAI в виде твердого порошка массой 318 мг (2 ммоль) при комнатной температуре добавляется навеска кристаллического йода в виде твердого порошка массой 1016 мг (4 ммоль). После этого смесь перемешивается с помощью якоря на магнитной мешалке при комнатной температуре в течение 3 минут, в результате чего образуется жидкость темно-коричневого цвета состава MAI - 2I₂. После приготовления композиция сохраняет свои свойства в течение не менее месяца при комнатной температуре.

Пример 2.

К навеске кристаллического MAI в виде твердого порошка массой 318 мг (2 ммоль) при комнатной температуре добавляется навеска кристаллического йода в виде твердого порошка массой 1270 мг (5 ммоль). После этого смесь нагревается и перемешивается с помощью якоря на магнитной мешалке в течение 3 минут при температуре 40°С, в результате чего образуется жидкость темно-коричневого цвета состава MAI - 2,5I₂. После приготовления композиция сохраняет свои свойства в течение не менее месяца при комнатной температуре.

Пример 3.

Навеска кристаллического йода в виде твердого порошка массой 2540 мг (10 ммоль) нагревается в замкнутом сосуде до температуры 120°С, в результате чего йод плавится. После этого к ней добавляется навеска кристаллического MAI в виде твердого порошка массой 318 мг (2 ммоль). Затем смесь перемешивается с помощью якоря на магнитной мешалке в течение 3 минут и остужается до температуры 70°С, в результате чего образуется жидкость темно-коричневого цвета состава MAI - 5I₂. После приготовления композиция сохраняет свои свойства в течение не менее месяца при температуре 70°С.

1. Жидкий исходный реагент для получения органо-неорганического перовскита, соответствующий составу АВ-nB₂, где n=1-5, А является катионом, выбранным из CH₃NH₃⁺, (NH₂)₂CH⁺, C(NH₂)₃⁺, или смесью катионов CH₃NH₃⁺, (NH₂)₂CH⁺, C(NH₂)₃⁺, возможно в смеси с ионами Cs+, В является анионом, выбранным из Cl^-, Br^-, I^-, или их смесью, В₂ выбирается из Cl₂, Br₂ и I₂ или их смеси.

2. Способ получения жидкого исходного реагента для получения органо-неорганического перовскита по п. 1, заключающийся в том, что осуществляют смешение соединения АВ, или смеси соединений АВ, возможно с галогенидом цезия, где А является катионом, выбранным из CH₃NH₃⁺, (NH₂)₂CH⁺, C(NH₂)₃⁺, В является анионом, выбранным из Cl^-, Br^-, I^-, с компонентом В₂, где В₂ выбирается из Cl₂, Br₂ и I₂ или их смеси, при молярном соотношении АВ к В₂ от 1:1 до 1:5, в диапазоне температур от 10 до 120°C.