Caratterizzazione di difetti paramagnetici nel biossido di stagno

The present work was carried out as part of a collaboration between the research groups of Prof. E. Giamello and prof. G. Viscardi, with the aim to replace titanium dioxide (TiO2) with tin dioxide (SnO2) in Grätzel cells, also known as DSSC (Dye-Sensitized Solar Cell). Tin dioxide is a well known component of gas sensorsant it finds application as transparent conductor in displays construction and it is also used as oxidation catalyst in heterogeneous catalysis. This thesis has been focused on the characterization of paramagnetic defects in this material. The presence and nature of defects in an oxide, in fact, candrasticallyaffect the chemical and physical properties of the material. The analysis was carried out onboth pure tin dioxide and on nitrogen-doped oxide samples. It is known, in fact, that the introduction of nitrogen in the crystal lattice of some oxides (for example TiO2) can affect the properties of the material. The characterization was performed using electron paramagnetic resonance (EPR), X-ray diffraction (XRD) and measures of diffuse reflectance (DR-UV-Vis-NIR) techniques. In collaboration with University of Padova(Dr. S. Agnoli) X-ray photoemission measurements (XPS)were also obtained. A set of the tin dioxide samples studied in this work was provided by Prof. G.Viscardi research group. During the work a second set oftin dioxidesamples , either in the pure or nitrogen doped form, have been synthesized by precipitation of tinchlorides. Among the various paramagnetic defects that have been observed in this work, great attention has been paid on a nitrogen containing paramagnetic defect that was possible to observe and characterize for the first time.

Il presente lavoro di tesi è stato svolto nell'ambito di una collaborazione, tra i gruppi di ricerca del Prof. E .Giamello e del prof. G. Viscardi,volta a sostituire il biossido di titanio (TiO2) con il biossido di stagno (SnO2) all'interno delle celle di Grätzel, anche conosciute come DSSC(Dye-Sensitized Solar Cell).Il biossido di Stagno è un materiale che ha un ampio utilizzo nell'ambito della sensoristica, come conduttore trasparente nella costruzione di display ed è anche utilizzato come catalizzatore ossidante in catalisi eterogenea. Il lavoro di tesi si è concentrato sulla caratterizzazione di difetti paramagnetici in questo materiale.La presenza e il tipo di difetti contenuti in un ossido, infatti, possono influenzare profondamente le proprietà chimico-fisiche del materiale. L'indagine è stata svolta sia su campioni di biossido di stagno puro che su campioni di ossido drogato con azoto. E' noto, infatti, che l'introduzione di azoto nel reticolo di alcuni ossidi (ad esempio TiO2) possa modificare profondamentele caratteristiche del materiale. La caratterizzazione è stata condotta attraverso la tecnica di risonanza paramagnetica elettronica (EPR) la diffrazione di raggi X (XRD) e misure di Riflettanza diffusa (DR-UV-Vis-NIR). In collaborazione con l'università di Padova (dr. S. Agnoli) sono state anche eseguite misure di fotoemissione a raggi X (XPS). I campioni di biossido di stagno su cui è stato svolto lo studio sono stati in parte forniti dal gruppo del Prof. G. Viscardi. Nel corso del lavoro di tesi si è inoltre proceduto direttamente con la sintesi di alcunicampioni di biossido distagno, sia puro sia drogato con azoto, ottenuti per precipitazione a partire cloruri di stagno in ambiente basico. Nell'insieme dei vari difetti paramagnetici che sono stati osservati, grande attenzione è stata posta nei confronti di un difetto paramagnetico contenente azoto che è stato possibile esaminare e caratterizzare per la prima volta.