ABSTRACT
Abstract We report on the synthesis of C60 and C70 monoadducts at room temperature through the Bingel reaction; employing acetylacetone as ligand; in presence of DBU (1,8-Diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene), carbon tetrabromide (CBr4), and o-dichlorobenzene. Diacetylmethane-[C60-Ih]-fullerene-[5,6] and diacetylmethane-[C70-D5h]-fullerene-[5,6] monoadducts were obtained with yields of 69% and 44%, respectively. The products were purified by column chromatography (CC, on silica gel, using hexane, carbon disulfide, and chloroform as eluents at room temperature) and characterized by Nuclear Magnetic Resonance ('H and 13C), Fourier-Transform Infrared (FT-IR) and UV-Visible spectroscopies, Matrix-assisted Laser Desorption/Ionization-Time of Flight (MALDI-TOF) Mass spectrometry, Cyclic Voltammetry (CV), and Osteryoung Square Wave Voltammetry (OSWV). Both compounds showed irreversible reduction peaks controlled by diffusion, with LUMO energy levels of -3.09 eV, -3.13 eV for C60, and C70 monoadducts, respectively. These values are comparable with the -3.99 eV of PC61BM. The synthetized adducts were incorporated into inverted-type perovskite solar cells and were used as electron transporting materials (ETM) obtaining power conversion efficiencies (PCE) of 8.5% and 14.0% for the C60 and C70 monoadducts, respectively. When C60 is replaced by a lower symmetrical fullerene such as C70 an improved light absorption in the visible region is observed.
Resumen Reportamos la síntesis de monoadductos de C60 y C70 a temperatura ambiente a través de la reacción de Bingel, empleando acetilacetona como ligando, en presencia de DBU (1,8-diazabiciclo [5.4.0] undec-7-eno), tetrabromuro de carbono (CBr4) y o-diclorobenceno. Se obtuvieron monoadductos de diacetilmetano-[C -I.]-fullereno-[5,6] y diacetilmetano-[C70-D5h]-fullereno-[5,6] con rendimientos del 69% y 44%, respectivamente. Los productos se purificaron por cromatografía en columna (CC, usando silica gel, hexano, disulfuro de carbono y cloroformo como fase móvil, a temperatura ambiente) y se caracterizaron por resonancia magnética nuclear (1H y 13C), infrarrojo con transformada de Fourier (FT-IR), espectroscopia UV-Visible, espectrometría de masas, desorción/ionización láser asistida por matriz - tiempo de vuelo (MALDI-TOF), voltametría cíclica (CV) y voltametría de onda cuadrada de Osteryoung (OSWV). Ambos compuestos mostraron picos de reducción irreversibles controlados por difusión, con niveles de energía LUMO de -3,09 eV y -3,13 eV para los monoadductos C60 y C70, respectivamente. Estos valores son comparables con el -3,99 eV de PC61BM. Los aductos sintetizados se incorporaron a las células solares de perovskita de tipo inversa y se usaron como materiales de transporte de electrones (ETM) obteniendo eficiencias de conversión de energía (PCE) de 8,5% y 14,0% para los monoaductos C60 y C70, respectivamente. Cuando el C60 se reemplaza por un fullereno menos simétrico como el C70, se observa una absorción de luz mejorada en la región visible.
Resumo Reportamos a sínteses de monoadutos de C60 e C70 a temperatura ambiente através da reação de Bingel, utilizando acetilacetona como ligando, na presença de DBU (1,8-diazabiciclo [5.4.0] undec-7-eno), tetrabromuro de carbono (CBr4) e o-diclorobenzeno. Foram obtidos monoadutos de diacetilmetano-[C60-IJ-fulereno-[5,6] e diacetilmetano-[C70-D5J-fulereno-[5,6] com rendimentos de 69% e 44%, respectivamente. Os produtos se purificaram por cromatografia em coluna (CC, usando sílica gel, hexano, dissulfeto de carbono e clorofórmio como fase móvel à temperatura ambiente ) e se caracterizaram por ressonância magnética nuclear OH e 13C), infra-vermelho com transformada de Fourier (FT-IR), espectroscopia UV-Visível, espectrometria de massas, ionização e dessorção a laser assistida por matriz-tempo de voo (MALDI-TOF), voltametria cíclica (CV) e voltametria de onda quadrada de Osteryoung (OSWV). Ambos compostos mostraram picos de redução irreversíveis controlados por difusão, com níveis de energia LUMO de -3,09 eV, -3,13 eV para os monoadutos C60 e C70, respectivamente. Estos valores são comparáveis com -3,99 eV de PC61BM. Os adutos sintetizados se incorporaram nas células solares de perovskita de tipo inversa e se usaram como materiais de transporte de eletrões (ETM) obtendo eficiências de conversão de energia (PCE) de 8,5% e 14,0% para os monoadutos C60 e C70, respectivamente. Quando o C60 se substitui por um fulereno menos simétrico como o C70, se observa uma absorção de luz melhorado na região visível.
ABSTRACT
En este trabajo se describe la preparación de la perovskita La0,75Sr0,25Co0,5Fe0,5O3 (LaSrCoFeO), empleando una ruta de química húmeda, mediante la polimerización con ácido cítrico y propiónico, con el propósito de obtener materiales para potenciales aplicaciones como membranas de purificación de oxígeno y como materiales electródicos en celdas de combustible de óxido sólido (SOFC). Para ello, los sólidos se caracterizaron mediante difracción de rayos X (DRX) y microscopia electrónica de barrido (SEM), con lo que se obtuvo información sobre la formación y pureza de fases, la morfología, la estructura y las propiedades superficiales de cada sistema, indicando que es posible obtener sólidos con una distribución de grano homogéneo, textura y relieve característicos, en cuyo contexto el método que involucra la polimerización con ácido cítrico mostró los mejores resultados. La composición global se determinó mediante microanálisis de rayos X de energía dispersiva (EDX), y se señaló una buena concordancia entre las composiciones propuestas y obtenidas. La caracterización realizada sugiere la presencia de pequeñas cantidades de carbono y algunos óxidos de lantano, estroncio y cobalto como principales contaminantes, específicamente en la muestra obtenida mediante la polimerización con ácido propiónico.
This paper describes the preparation of La0,75Sr0,25Co0,5Fe0,5O3 (LaSrCoFeO) perovskite, using a wet chemical route, through polymerization with citric acid and propionic acid, to obtain materials for potential applications as membranes purification materials and oxygen electrodes in Solid Oxide Fuel Cells (SOFC). The solids were characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM), obtaining information on the formation and purity of phases, morphology, structure and surface properties of each system. This indicates that it is possible to obtain solids with a homogeneous distribution of grain, texture and relief features. In this context the method involving the polymerization with citric acid showed the best results. The overall composition was determined by X-ray microanalysis of energy dispersive (EDX), indicating a good correlation between the compositions obtained and the proposed. The characterization performed suggests the presence of small amounts of carbon and some oxides of lanthanum, strontium and cobalt as major pollutants, specifically in the sample obtained by polymerization withpropionic.
Este trabalho descreve a preparação do Perovskitas La0,75Sr0,25Co0,5Fe0,5O3 (LaSrCoFeO), utilizando uma via húmida química, através da polimerização do ácido cítrico e ácido propiônico, a obtenção de materiais para aplicações potenciais como membranas purificação materiais e eletrodos de oxigênio em células combustíveis Óxido Sólido (SOFC), pois o sólidos foram caracterizados por difração de raios X (XRD) ea microscopia eletrônica de varredura (MEV), obtendo informações sobre a formação ea pureza dos fases, morfologia, estrutura e propriedades superficiais de cada sistema, indicando que é possível obter sólidos com uma distribuição homogénea de grão, textura e relevo características, em cujo contexto, o método que envolve a polimerização com ácido cítrico apresentaram os melhores resultados. No seu conjunto, a composição foi determinada por microanálise de raios-X de energia dispersiva (EDX), indicando uma boa correlação entre as composições obtidas e propostas. A caracterização realizada, sugerem a presença de pequenas quantidades de carbono e alguns óxidos de lantânio, estrôncio e cobalto como principais poluentes, especialmente na amostra obtida por polimerização com ácido propiônico.