Investigation of lithium salt-nonionic surfactant mesophases and their applications in solar cells as gel electrolyte

Bazı tuzlar iyonik olmayan yüzey aktiflerle kendiliğinden düzenlenerek liyotropik sıvı kristal (LSK) arahaller (mesophase) oluşturur. Kendiliğinden düzenlenme sürecinde tuzlar elektrolit çözelti olarak ya da eriyik halde bulunabilirler. Bu çalışmada lityum tuzlarının derişik elektrolit çözeltilerinin (LiCl, LiBr, and LiI) iyonik olmayan yüzey aktiflerle (oligo(ethylene oksitler, yada pluronikler, üç-bloklu polietilen-polipropilen-polietilen) oluşturdukları arahaller incelenmiştir. Lityum tuzlarının pluroniklerle oluşturduğu LSK arahaller 5.0 ile 25.0 tuz/pluronik, oligo(ethylene oksit) (C12EO10) ile oluşturduların da ise 2.0 ile 10.0 tuz/C12EO10 mol oranında düzenli olduğu ve oda koşullarında aylarca karalı olduğu gösterilmiştir. Atmosfere açık lityum tuzu-Pluronik LSK arahallerinde su, hidrat bileşikleri olarak kalmaktadır. Bu sistemlerin geniş tuz yoğunlukları aralığında hekzagonal arahalde bulunduğu gözlemlenmiştir. Ortamdaki uz oranlarını arttıkça birim hücrenin büyüdüğü ve hekzagonal arahalden kübik arahale geçiş olduğu gözlemlenmiştir. 25.0 tuz/pluronik mol oranlarına kadar numunelerin düzenli ve kararlı bir yapıda oldukları daha yüksek oranlarda ise düzensiz arafazlar ve/veya tuz kristallerinin oluştuğu görülmüştür. Jel elektrolitler, sıvı elektrolitlerde görülen sorunların giderilmesi bakımından oldukça ilgi çekmektedirler. Bu çalışmada, LiI, LiCl ve LiBr tuzlarının 10-lauryl eter (C12EO10) ile oluşturdukları lyotropik arahaller de incelenmiştir. Bu arahaller 2.0 ile 10.0 tuz/C12EO10 mol oranı aralığında kararlı yapıdadırlar. LiI/I2 çifti, jel elektrolit oluşturmak için çeşitli lityum tuzu-iyonik olmayan yüzey aktif sistemine katılmıştır. LiI/I2 çifti içeren LSK arahaller polarize optik mikroskopu, X-ışını kırınım yöntemi, FT-IR ve raman spektroskopileri kullanılarak incelenmiştir. Bu sistemlerin lytropik arahallerinin 2D hegzagonal yapıda olduğu ve açık atmosferde aylarca kararlı kaldığı belirlenmiştir. Bu arahallerin düşük açıda kırınım yaptığı ve LiI/I2 çifti katıldıktan sonra faz ayrımına uğranmadığı görülmüştür. Ayrıca LSK arahallerde iodürün, iyot ile tepkime vererek tri iyodür oluşturduğu gözlenmiştir. Böylece I-/I3- yükseltgenme indirgenme çifti içeren jel elektrolitler elde edilmiş ve bu elektrolitlerin performansları güneş benzeticisi ve oluşturulan güneş hücresi (anot-gel elektrolit-katot, anot = FTO-boya uyarılmış TiO2, katot = FTO-Pt nanoparçacıklar) kullanılarak ölçülmüştür. Bu yeni LSK sistemlerinin güneş pillerinde jel elektolit olarak kullanılabileceği ve bilinen sıvı elektrolitler kadar iyi performans verdiği gösterilmiştir. Anahtar Kelimeler: Liyotropik Sıvı Kristaller, Arahaller, Eriyik Tuzlar, Derişik Elektrolit Çözeltiler, Kendiliğinden Düzenlenme, Güneş Hücreleri, Jel Elektrolitler, Yükseltgenme İndirgenme Çifti