2.2.2 .Tổng hợp perovskite theophương pháp hóahọc
2.3. Các phƣơng pháp đánh giá đặc trƣng tính chất
2.3.1. Phương pháp nhiễu xạ tiaX
Phương pháp nhiễu xạ tia X dạng bột được tiến hành nhằm khảo sát cấu trúc và đánh giá độ tinh khiết của các tiền chất và các sản phẩm tổng hợpđược, bao gồm CH3NH3Br, CH3NH3I và CH3NH3PbI3, CH3NH3PbI2Br [1, 15, 16, 17,23, 25]. Phép đo được thực hiện trên máy D8 ADVANCE-Bruker của Đức, bức xạ Cu-Kα với bước sóng = 1,5406Å, góc quét 2 = 10÷70o, tốc độ quét góc 0,03o/s tại Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội.
2.3.2. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân
Cộng hưởng từ hạt nhân NMR (Nuclear Magnetic Resonance) là phép đo quan trọng và có thể cung cấp nhiều thơng tin để phân tích cấu trúc hợp chất hữu cơ. Phổ NMR dựa trên việc đo độ chuyển dịch hóa học khác nhau của các hạt nhân có từ tính (I # 0) như 1
H,13C trong hợp chất hữu cơ, ngồi ra nó cịn cho biết mối quan hệ giữa các hạt nhân nguyên tử cùng loại ở gần nhau thông qua tương tác spin và hằng số tương tác để từ các thông số này đối chiếu với cấu trúc đã biết. Cụ thể, trong phạm vi đề tài nghiên cứu này phương pháp1H-NMRđược sử dụng nhằm mục đích chứng minh sự có mặt và tính bền vững của nhóm CH3- trong các tiền chất và các sản phẩm perovskite hữu cơ vô cơ halogen đã tổng hợp được. [3, 5, 6]
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1
H-NMR được xác định trên máy Ascend 500 MHz,hãng Brucker của Đức, tại Khoa Hóa học, trường Đại học Khoa học Tự Nhiên,Đại Học Quốc Gia Hà Nội.
2.3.3. Phương pháp phổ hồng ngoại
Phương pháp phổ hồng ngoại IR (và FTIR) là phương pháp phân tích quan trọng trong việc xác định các nhóm chức,các nhóm liên kết trong cấu trúc phân tử của các hợp chất vô cơ và hữu cơ.Một trong những thế mạnh của phổ IR (và FTIR) là nghiên cứu được nhiều trạng thái mẫu:rắn, lỏng,khí,…[3, 5, 6]
Trong đề tài nghiên cứu này tôi sử dụng phương pháp này nhằm khẳng định sự có mặt của các liên kết C-N,N-H,C-H, trong các sản phẩm perovskite (CH3NH3PbI3,CH3NH3PbI2Br) và cũng qua đó tìm ra sự khác biệt của chúng trong cấu trúc hóa học [12].Các phép đo FTIR trong luận văn này được thực hiện trên máy FT/IR-6300 typeA trong vùng 400 ÷ 4000 cm-1,tại phịng thực tập Bộ mơn hóa lý, Khoa Hóa học,Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội.
2.3.4. Phương pháp kính hiển vi điện tử qt
Kínhhiểnviđiệntửqtlàmộtloạikínhhiểnviđiệntửcóthểtạoraảnh
củabềmặtmẫuvớiđộphângiảicaobằngcáchsửdụngmộtchùm điệntửhẹpqt trênbềmặtmẫu. Sau khi các điện tử tương tác với các phân tử, nguyên tử bề mặt,ảnhcủamẫuđược thựchiệnthơngquaviệcghinhận vàphântíchcácbứcxạphátratừtươngtáccủachùm điệntửvớibềmặtcủamẫu [13, 17, 23].Trong đề tài này ảnh SEM được chụp trên thiết bị Nova Nanosem 450 SEM FEI tại Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên, Đại Học Quốc Gia Hà Nội.
2.3.5. Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua
Kính hiển vi điện tử truyền qua (Transmission electron microscopyTEM) là một thiết bị nghiên cứu vi cấu trúc vật rắn, sử dụng chùmđiện tửcó năng lượng cao chiếu xuyên qua mẫu vật rắn mỏng và sử dụng các thấu kính từđể tạo ảnh với độ phóng đại lớn (có thể tới hàng triệu lần), ảnh có thể tạo ra trên màn huỳnh quang, hay trên phim ảnh quang học, hay ghi nhận bằng các máy chụp kỹ thuật số.Ưu điểm của phương pháp TEM là có thể tạo ra ảnh cấu trúc vật rắn với độ tương phản, độ phân giải (kể cả không gian và thời gian) cho phép cung cấp các thông tin về cấu trúc.Khác với dịng kính hiển vi qt đầu dị, TEM cho ảnh thật của cấu trúc bên
trong vật rắn nên đem lại nhiều thông tin hơn, đồng thời rất dễ dàng tạo ra các hình ảnh này ở độ phân giải tới cấp độ nguyên tử.[13, 17, 25]
Trong phạm vi đề tài này chúng tôi sử dụng phương pháp này để xác định cấu trúc tinh thể của perovskite vô cơ hữu cơ halogen. Phép đo được thực hiện trên thiết bị TEM Tecnai G220S-TWIN/FEI (200 keV) tại Khoa Địa Chất, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên, Đại Học Quốc Gia Hà Nội.
2.3.6. Phương pháp phổ hấp thụ tử ngoại - khả kiến (UV-Vis)
Đây là phương pháp phổ không thể thiếu trong việc xác định khả năng hấp thụ và độ truyền qua của mẫu chất,vật liệu trong vùng ánh sáng tử ngoại, hồng ngoại gần và vùng ánh sáng nhìn thấy. [3, 5, 6]
Trong phạm vi đề tài nghiên cứu này chúng tôi sử dụng phương pháp này nhằm xác định vùng hấp phụ đặc trưng của các màng mỏng perovskite tổng hợp bằng phương pháp vật lý,qua đó xác định vùng ánh sáng mà loại vật liệu này hấp thụ tốt,từ đó kết luận về khả năng ứng dụng của chúng trong việc chế tạo pin mặt trời thế hệ mới. [13, 16, 24]
Phổ hấp thụ trong luận văn này được đo bằng máy quang phổ máy quang phổ UV-VIS-NIR V670 Jasco tại Khoa Hóa Học, Trường Đại Học Sư phạm Hà Nội.
Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả tổng hợp tiền chất CH3NH3X