Синтез дийодида свинца в лабораторных условиях
Рассмотрен способ получения дийодида свинца из старых автомобильных аккумуляторов и его дальнейший синтез с целью использования в солнечной энергетике. Описана кристаллическая структура соединений перовскитов. Рассмотрен способ получения нитрата свинца.
| Рубрика | Химия |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 23.01.2019 |
| Размер файла | 392,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
СИНТЕЗ ДИЙОДИДА СВИНЦА В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ
Перунков Максим Алексеевич1, Шамин Алексей Алексеевич2
1Пензенский государственный университет, магистр кафедры «нано- и микроэлектроника»
2Пензенский государственный университет, аспирант кафедры «нано- и микроэлектроника»
Аннотация
В данной статье рассмотрен способ получения дийодида свинца из старых автомобильных аккумуляторов и его дальнейший синтез с целью использования в солнечной энергетике.
Ключевые слова: возобновляемые источники энергии, дийодид свинца, перовскит, солнечные элементы, СЭ ГОНП
SYNTHESIS OF LEAD DIIODIDE
Perunkov Maxim Alexeevich1, Shamin Alexey Alexeevich2
1Penza State University, master at the department “Nano- and microelectronics”
2Penza State University, post-graduate student at the department “Nano- and microelectronics”
Abstract
This article describes a method for producing diiodide lead from old car batteries and further synthesis for use in solar energy.
Keywords: lead diiodide, perovskite, renewable energy sources, solar cells, solar cells based on perovskite
Свое название солнечные элементы на основе гибридных органо-неорганических перовскитов (ГОНП) получили из-за того, что сам слой перовскита обладает кристаллической структурой, схожей с кристаллической решеткой минерала перовскита титаната кальция CaTiO3 (Рисунок 1).
Рисунок 1. кристаллическая структура соединений перовскитов
Типичная формула соединения перовскита, используемого в солнечной энергетике, CH3NH3PbX3, где CH3NH3 - метиламмония ион, Pb - атом свинца, а X - ион из числа галогенов (может быть как йод - I, Br - бром, так и Cl - хлор). Хорошо видно, что атомы метиламмония (зеленый) расположены в узлах слабо искаженной решетки кубического типа. В центрах псевдокубов лежат атомы свинца (черный) (в некоторых солнечных элементах на основе ГОНП вместо свинца может быть использовано олово). Атомы галогенов (синий) образуют вокруг атомов свинца практически правильные октаэдры, несколько развернутые и наклоненные относительно идеальных положений. Как правило, данный слой формируется методом центрифугирования с использованием диметиформамида (DMF) в качестве растворителя соли дийодида свинца PbI2[1].
Методика получения дийодида свинца состоит из следующих этапов:
1. Расчет масс реагирующих веществ с точностью до 0.1 мг с целью приготовления растворов с заданной концентрацией. Для получения порошка дийодида свинца использовались следующие химические вещества:
Дистиллированная вода (H2O)
Нитрат свинца (Pb(NO3)2)
Йодид калия (KI)
2. Наполнение объема, в котором будет происходить реакция, дистиллированной водой (H2O) с последующим полным растворением в ней соли йодида калия (KI). Для повышения скорости растворения соли необходимо постоянно перемешивать получившийся раствор стеклянной палочкой до исчезновения видимых кристаллов соли [2].
3. Добавление в раствор нитрата свинца (Pb(NO3)2). Жидкость окрашивается в ярко-желтый цвет, как показано на рисунке. Молярное соотношение йодида калия и нитрата свинца 1:1. Происходит следующая реакция (рисунок 2):
Рисунок 2. Раствор нитрата свинца и йодида калия в дистиллированной воде
4. Как видно из химической формулы, выпавший осадок является дийодидом свинца PbI2. Его необходимо извлечь из полученного объема путем выпаривания жидкости. В результате полной просушки остается желтый порошок дийодида свинца (рисунок 3).
Рисунок 3. - Дийодид свинца в виде порошка
Однако, как уже было отмечено ранее, главным преимуществом солнечных элементов на основе гибридных органо-неорганических перовскитов является тот факт, что они могут быть изготовлены из распространенных металлов и промышленных химических веществ. Таким образом, в качестве источников получения необходимых компонентов могут выступать промышленные отходы, содержащие свинец. Основной проблемой такого подхода является сложность извлечения и последующей обработки. Однако, существенное снижение стоимости конечного продукта, а также снижение нагрузки на окружающую среду, позволяет утверждать, что такой способ может стать хорошей альтернативой существующим методам получения или восстановления свинца [3].
Далее будет рассмотрен способ получения нитрата свинца (Pb(NO3)2) путем переработки пластин свинца и диоксида свинца, извлеченных из старого автомобильного аккумулятора.
1. Необходимо извлечь из старого автомобильного аккумулятора свинец. Для этого требуется слить электролит из аккумулятора и затем несколько раз промыть его дистиллированной водой (H2O). После чего полностью заполнить объем аккумулятора пищевой солью и оставить в таком состоянии на несколько дней.
2. Высушенный и промытый от пищевой соли аккумулятор следует вскрыть, обнажив электродные панели, и затем извлечь электроды из корпуса. Затем следует извлечь катод и анод и, не смешивая их, разложить по ёмкостям, поскольку анод - это чистый свинец (Pb), а катод - диоксид свинца (PbO2), дийодид свинец аккумулятор энергетика
3. Поместить катод - диоксид титана (PbO2) в печь на пять часов при температуре 600 , что позволит преобразовать его в диоксид титана (PbO):
4. Растворить свинец с анода в азотной кислоте HNO3, а оксид свинца - в уксусной кислоте CH3CO2H:
5. Смешать полученные растворы с йодидом калия с целью выпадения осадка дийодида свинца. Оба раствора окрашиваются в ярко-желтый цвет так же, как на рисунке 9:
Библиографический список
1. Kojima A., Teshima K., Shirai Y., Miyasaka T., Organometal halide perovskites as visible-light sensitizers for photovoltaic cells, - 2009
2. Snaith H. J., Perovskites: the emergence of a new era for low-cost, high- efficiency solar cells // J. Phys. Chem. Lett. - 2013 - P. 3623-3630.
3. Eperon, Giles E.; Stranks, Samuel D.; Menelaou, Christopher; Johnston, Michael B.; Herz, Laura M.; Snaith, Henry J., “Formamidinium lead trihalide: a broadly tunable perovskite for efficient planar heterojunction solar cells”. Energy & Environmental Science - 2014
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Изучение химических и физических свойств оксидов свинца, их применение, способы синтеза. Нахождение самого рационального способа получения оксида свинца, являющегося одним из наиболее востребованных соединений, используемых в повседневной жизни.
реферат [27,5 K], добавлен 30.05.2016Основные свойства свинца и бензойной кислоты. Бензоаты - соли и эфиры бензойной кислоты. Первичные сведения о растворимости бензоата свинца в стационарных условиях. Характеристика кинетики растворения. Температурный ход растворимости бензоата свинца.
курсовая работа [541,3 K], добавлен 18.02.2011Контроль качества пищевых продуктов как основная задача аналитической химии. Особенности применения атомно-абсорбционного метода определения свинца в кофе. Химические свойства свинца, его физиологическая роль. Пробоподготовка, методики определения свинца.
курсовая работа [195,2 K], добавлен 25.11.2014Физико-химические оценки механизмов поглощения свинца. Почва как полифункциональный сорбент. Методы обнаружения и количественного определения соединений свинца в природных объектах. Пути поступления тяжелых металлов в почву. Реакции с компонентами почвы.
курсовая работа [484,5 K], добавлен 30.03.2015Содержание свинца в природных объектах, источники загрязнения, оценка токсичности соединений. Количественное определение металла, осадительные и титриметрические методы. Используемые инструменты и реактивы, проведение эксперимента и анализ результатов.
курсовая работа [86,4 K], добавлен 24.06.2015Методы отбора проб, область действия стандарта. Общие требования к подготовке реактивов и посуды к колориметрическим методам определения цинка, свинца и серебра. Суть плюмбонового метода определения свинца, дитизоновый метод определения цинка и серебра.
методичка [29,9 K], добавлен 12.10.2009Химический элемент IV группы. Химические свойства. Диоксид свинца - сильный окислитель. Органические производные свинца - бесцветные очень ядовитые жидкости. Компонент типографских и антифрикционных сплавов, полупроводниковых материалов.
реферат [10,5 K], добавлен 24.03.2007Области применения свинца. Его вред как экотоксиканта, который способен в различных формах загрязнять все три области биосферы. Источники свинцового загрязнения. Свойство свинца задерживать губительных для человека излучений. Свинцовые аккумуляторы.
презентация [833,3 K], добавлен 03.03.2016Превращение димеров ациклических нитрозосоединений в оксимы. Лабораторный способ получения циклогексаноноксима. Физические и химические свойства оксимов. Перегруппировка Бекмана. Практический синтез оксима циклогексанона солянокислым гидроксиламином.
контрольная работа [547,5 K], добавлен 19.01.2011Эпоксидирование (+)-карвона, с использованием NaOH(в.) для получения эпоксида с 89% выходом. Способы получения йодолактона. Внедрение атома азота, с последующим стереоселективным алкилированием. Синтез из азетидинона и синтез кольца пирролидина.
курсовая работа [5,2 M], добавлен 26.04.2016Способы получения синтез-газа, газификация каменного угля. Новые инженерные решения в газификации угля. Конверсия метана в синтез-газ. Синтез Фишера-Тропша. Аппаратурно-техническое оформление процесса. Продукты, получаемые на основе синтез-газа.
дипломная работа [3,5 M], добавлен 04.01.2009Основные способы получения спиртов. Гидрогенизация окиси углерода. Ферментация. Синтез спиртов из алкенов. Синтез спиртов из галогеноуглеводородов, из металлоорганических соединений. Восстановление альдегидов, кетонов и эфиров карбоновых кислот.
реферат [150,9 K], добавлен 04.02.2009Молекулярная формула, физические и химические свойства 3,5-дифенилпиразолина, анализ методик его получения: синтез пиразольных соединений из гидразина или его производных, синтез пиразолов из алифатических диазосоединений. Уравнение основных реакций.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 09.04.2017Хиназолины и основные методы их синтеза. Химические свойства хиназолинов и их производных. Общие синтетические подходы для получения 4-оксохиназолинов. Взаимодействие антраниловой кислоты с изоцианатами. Процесс получения новых производных хиназолина.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 23.07.2015Сущность метода измерений при определении содержания свинца, требования к средствам измерения и оборудованию, реактивам, подготовка лабораторной посуды. Методика расчета неопределенностей измерений, источники неопределенности и анализ корреляции.
курсовая работа [250,9 K], добавлен 28.12.2011Общие сведения о гетерополисоединениях. Экспериментальный синтез капролактамовых гетерополисоединений, условия их получения. Изучение структурных особенностей соединений методами рентгеноструктурного анализа, масс-спектрометрии, ИК- и ЯМР-спектроскопии.
дипломная работа [501,6 K], добавлен 05.07.2017Исходные мономеры для синтеза поливинилхлорида (ПВХ), его физические и физико-химические свойства. Способы получения винилхлорида. Способы получения ПВХ на производстве. Производство ПВХ эмульсионным способом. Основные стадии получения суспензионного ПВХ.
реферат [81,1 K], добавлен 19.02.2016Медь, электронное строение и свойства. Электрохимический синтез и его применение для получения координационных соединений. Определение концентрации соляной кислоты и раствора гидроксида калия. Спектрофотометрическое и ИК-спектроскопическое исследования.
дипломная работа [2,9 M], добавлен 09.10.2013Взаимодействие электрической и магнитной подсистем в мультиферроиках. Структура и физические свойства титана свинца PbTiO3, технология получения. Магнитные и транспортные свойства исследуемых композитов, их комплексная диэлектрическая проницаемость.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 22.02.2012Порядок получения азота взаимодействием хлорида аммония с нитритом натрия, правила проведения данного опыта в лабораторных условиях и техника безопасности. Растворение аммиака в воде и его синтез. Варианты получения хлорида аммония. Окисление аммиака.
лабораторная работа [15,1 K], добавлен 02.11.2009
