Sintesi e caratterizzazione di perovskiti al piombo

Il lavoro di tesi si è concentrato sulla sintesi e la caratterizzazione di perovskiti al piombo. Questi composti, di formula generale ABX3 dove A e B sono cationi mentre X è un anione, sono al centro di numerosi studi e pubblicazioni per via delle loro numerosissime applicazioni. La particolarità della perovskite è la possibilità di contenere cationi grandi (A) cationi piccoli (B) e anioni (X), per questo motivo sono possibili moltissime combinazioni di atomi differenti che si riflettono in una struttura cristallina differente e di conseguenza nelle differenti proprietà fisiche di questi materiali. Tra le proprietà fisiche più interessanti abbiamo la conducibilità protonica applicabili sfruttabile da quei dispositivi che permettono di produrre idrogeno o la sua completa combustione per produrre energia. Tra le altre applicazioni possiamo nominare l'uso come catalizzatori, l'uso come led, come laser o come celle solari di nuova generazione dette PSC. Le PSC (celle solari perovskitiche) contengono perovskiti a base di piombo e alogenuri In laboratorio sono stati sintetizzati dapprima gli alogenuri del piombo che sono stati sfruttati successivamente per le sintesi delle perovskiti vere e proprie. Sono state sintetizzate delle perovskiti completamente inorganiche del tipo KPbX3 per la serie degli alogeni (X= Cl, Br, I) tramite meccanosintesi, un metodo più sostenibile rispetto alle tradizionali sintesi in soluzione, macinando gli alogenuri di piombo e di potassio. Le perovskiti miste ovvero organiche/inorganiche sono state sintetizzate in soluzione a partire dall'alogenuro, dall'acido alogenidrico e dal catione organico. Come catione organico si è scelto il 1,4-Diazabiciclo[2.2.2]ottano, più noto come DABCO. Le perovskiti inorganiche sono state caratterizzate tramite spettroscopia RAMAN, IR e diffrazione a raggi X da polveri, la struttura dei cristalli delle perovskiti sintetizzate in soluzione è stata risolta mediante diffrazione a raggi X. È necessario tenere in considerazione la pericolosità del piombo sia per la salute umana sia per la salvaguardia dell'ambiente: a causa della tossicità del piombo la ricerca si sta dirigendo verso perovskiti basate su altri metalli come ad esempio stagno e germanio appartenenti allo stesso gruppo del piombo oppure anche bismuto, antimonio e addirittura alcuni metalli di transizione.