Perovskiti

Struttura ABO₃ tipica di una perovskite.
Il metallo alcalino è rappresentato con il colore giallo, il metallo di transizione è in rosso, e l'ossigeno è in verde.

Il gruppo della perovskite è composto da ossidi misto di due metalli, che ha la formula chimica: ABO₃.

Questo gruppo di minerali prende il nome dal minerale della perovskite, il primo minerale ad essere scoperto. Di solito, il primo metallo è un metallo alcalino terroso (tipicamente il calcio), mentre il secondo è un metallo di transizione (tipicamente, il manganese o il silicio).

Alcuni materiali con struttura perovskitica potrebbero essere impiegati in futuro in alcuni pannelli fotovoltaici^[1]^[2]^[3].

Proprietà

Alcune perovskiti possiedono importanti proprietà ferroelettriche, piezoelettriche, magnetiche, piroelettriche, optoelettroniche e di superconduttività.
Alcune perovskiti, contenenti manganese, sono buoni catalizzatori. Sono impiegati in alcune reazioni elettrochimiche. Ad esempio, sono impiegati nelle riduzioni della pericolosa anidride solforosa, e nella idrogenazione e idrogenolisi di alcuni idrocarburi. Sono anche impiegate come catalizzatori in alcune reazioni di combustione (per l'ossidazione del pericoloso monossido di carbonio).

Nella tabella seguente sono indicate le proprietà di alcune perovskiti:

Composizione	Proprietà del materiale
CaTiO₃	dielettrico
BaTiO₃	ferroelettrico
Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃	ferroelettrico
Pb(Zr_1-xTi_x)O₃ anche PZT	piezoelettrico
(Ba_1-xLa_x)TiO₃	semiconduttore
(Y_1/3Ba_2/3)CuO_3-x	superconduttore; conduttore ionico O^2-
NaxWO3	conduttore misto (Na⁺, e^-); elettrocromico
SrCeO₃:H	conduttore protonico
RE TM O_3-x	conduttore misto (O^2-, e^-)
Li_0.5-3xLa_0.5+xTiO₃	conduttore ionico Li⁺

Casi di perovskite

Nella tabella seguente sono riportati esempi di perovskiti con a fianco la rispettiva lunghezza del lato cella unitaria:

Composto	Lunghezza lato cella unitaria (Å)
KNbO₃	4.0
SrTiO₃	3.9
KTaO₃	4.0
SrZrO₃	4.1
KIO₃	4.4
SrHfO₃	4.1
NaNbO₃	3.9
SrSnO₃	4.0
NaWO₃	3.9
SrThO₃	-
LaCoO₃	3.8
CsCaF₃	4.5
LaCrO₃	3.9
CsCdBr₃	5.3
LaFeO₃	3.9
CsCdCl₃	5.2
LaGaO₃	3.9
CsHgBr₃	5.8
LaVO₃	4.0
CsHgCl₃	5.4

Sintesi

Le sintesi più comuni coinvolgono spesso processi di calcinazione o surriscaldamento di miscele di sali metallici. L'enorme interesse applicativo ha spinto la ricerca, non solo nella scoperta e caratterizzazione di nuove perovskiti sintetiche. ma anche di nuovi metodi di sintesi con differenti reagenti e catalizzatori, che ne rendano la produzione più economica sul piano industriale. L'ossido La0.8Sr0.2CoO3 (abbreviato in LSCO) è stato preparato utilizzando le proprietà di adsorbimento della cellulosa, testimoniando che la cellulosa potrebbe svolgere funzioni nell'omogeneità della soluzione di partenza. Durante la fase iniziale di pirolisi, la cellulosa è parzialmente ossidata e alcuni gruppi COO- appaiono nella struttura che si va formando, per essere poi rimpiazzati con l'adsorbimento degli ioni metallici. La costituzione della perovskite e le proprietà della polvere risultano essere significativamente influenzate dal tipo di matrice cellulosica (come la presenza di nitrato di cellulosa), dal rapporto quantitativo con i metalli, dalle condizioni di calcinazione; una produzione di biossido di carbonio non eluito nel tempo crea carbonato che rimane inglobato, mentre una calcinazione ad alta temperatura (> 800 °C) è necessaria per ottenere un maggior grado di purezza. Condizioni migliori per ottenere strutture nano-cristalline sono a temperature non inferiori ai 500 °C^[4].

Note

^ http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jz4020162
^ University of Bath Single Sign-on^{[collegamento interrotto]}
^ (EN) Solar-cell perovskites turn stable under pressure, su Physics World, 4 febbraio 2021. URL consultato il 6 febbraio 2021.
^ Zongping Shao1, Guoxing Xiong, Yanjie Ren1, You Cong1, Weishen Yang, Low temperature synthesis of perovskite oxide using the adsorption properties of cellulose, Journal of Materials Science, Vol.35, 22, (2000)

Bibliografia

Luis G. Tejuca, Properties and applications of perovskite-type oxides. 1993 New York: Dekker, 382. ISBN 0-8247-8786-2.
Roger H. Mitchell, Perovskites modern and ancient. 2002 Thunder Bay, Ontario: Almaz Press, 318. ISBN 0-9689411-0-9.

Voci correlate

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[1] ttp://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jz4020162

[2] University of Bath Single Sign-on^{[collegamento interrotto]}

[3] (EN) Solar-cell perovskites turn stable under pressure, su Physics World, 4 febbraio 2021. URL consultato il 6 febbraio 2021.

[4] Zongping Shao1, Guoxing Xiong, Yanjie Ren1, You Cong1, Weishen Yang, Low temperature synthesis of perovskite oxide using the adsorption properties of cellulose, Journal of Materials Science, Vol.35, 22, (2000)

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