Ultrasonication tərəfindən Perovskite Sintezi
Ultrasonik olaraq ortaya çıxan və güclənmiş reaksiyalar, çox vaxt adi üsullarla hazırlanmayan, işıqlandıran materialların istehsalı üçün həssas, dəqiq idarə olunan və çox yönlü sintez metodu təklif edir.
Perovskit kristallarının ultrasəs kristallaşması və yağıntısı, kütləvi istehsal üçün sənaye miqyasında perovskit nanokristallarını istehsal etməyə imkan verən yüksək təsirli və iqtisadi bir texnikadır.
Perovskit nanokristallarının ultrasəs sintezi
Üzvi-qeyri-üzvi qurğuşun halid perovskitləri, perovskit birləşmələrini günəş panellərində, LED-lərdə yüksək effektivlik üçün üstün funksional bir material halına gətirən yüksək işıq udma, çox uzun daşıyıcı ömrü, daşıyıcı diffuziya uzunluğu və yüksək daşıyıcı hərəkətliliyi kimi müstəsna optoelektronik xüsusiyyətlər nümayiş etdirir. , fotodetektorlar, lazerlər və s.
Ultrasonication müxtəlif üzvi reaksiyaların sürətlənməsi üçün fiziki metodlardan biridir. Kristallaşma prosesi ultrasəs müalicəsi ilə təsirlənir və idarə olunur, nəticədə vahid ‐ kristal perovskit nanohissəciklərinin idarə olunan ölçülü xüsusiyyətləri olur.
CH üçün TEM şəkilləri3nH3PbBr3 QD (a) ilə və (b) ultrasəs müalicəsi olmadan.
UIP2000hdT təzyiqli axan hüceyrə reaktoru ilə
Ultrasonik Perovskit sintezinin nümunələri
Tədqiqat, ultrasəslə kömək olunan perovskit kristalının böyüməsinin çoxsaylı növlərini həyata keçirmişdir. Ümumiyyətlə, perovskit kristalları maye böyümə metodu ilə hazırlanır. Perovskit kristallarını çökdürmək üçün hədəf nümunələrin həlletmə qabiliyyəti yavaş-yavaş və nəzarət altına alınır. Perovskit nano kristallarının ultrasəs yağıntısı əsasən antisolvent söndürülməsinə əsaslanır.
Perovskit nanokristallarının ultrasəs kristallaşması
Jang et al. (2016) qurğuşun halidi perovskit nanokristallarının müvəffəqiyyətli ultrasəs köməyi ilə sintezini bildirdi. Ultrasəs, APbX istifadə3 geniş tərkibli perovskite nanokristalları, burada A = CH3nH3, Cs və ya HN = CHNH3 (formamidinium) və X = Cl, Br və ya I, çökmüşdü. Ultrasonication prekursorların (AX və PbX) həll prosesini sürətləndirir2) toluolda və həll dərəcəsi nanokristalların böyümə sürətini təyin edir. Sonradan, tədqiqat qrupu, geniş sahəli silikon oksid substratlarında vahid ölçülü nanokristalları homogen şəkildə fırlatmaqla yüksək həssaslığa malik fotodetektorları uydurdu.
CH3NH3PbBr3 (a) ilə və (b) ultrasəs müalicəsi olmadan hissəcik ölçüdə paylama.
Chen et al. 2017
Perovskitin ultrasəs asimetrik kristallaşması
Peng et al. (2016) kavitasyon tetiklenen asimmetrik kristallaşmaya (CTAC) əsaslanan yeni böyümə metodu hazırladı, bu da nüvəli maneəni aşmaq üçün kifayət qədər enerji təmin edərək heterojen nüvəni təşviq edir. Qısaca, antisolvent buxar diffuziyası ilə aşağı bir supersaturasiya səviyyəsinə çatdıqda, həll üçün çox qısa bir ultrasəs pulsları (≈ 1сек) təqdim etdilər. Ultrasonik nəbz, yüksək cavanlaşma səviyyəsində təqdim olunur, burada kavitasiya həddindən artıq nukleasiya hadisələrini və buna görə də xırda kristalların çoxluğuna səbəb olur. Sözsüz ki, MAPbBr3 tsiklik ultrasonikasiya müalicəsindən bir neçə saat ərzində müxtəlif substratların səthində monokristal filmlər böyüdü.
Perovskit kvant nöqtələrinin ultrasəs sintezi
Chen et al. (2017) tədqiqat işlərində ultrasəs şüalanma altında perovskit kvant nöqtələrini (QD) hazırlamaq üçün səmərəli bir üsul təqdim edir. Ultrasonikasiya, perovskit kvant nöqtələrinin yağışını sürətləndirmək üçün mexaniki bir üsul olaraq istifadə olunur. Perovskit kvant nöqtələrinin kristallaşma prosesi intensivləşir və ultrasəs müalicəsi ilə idarə olunur və nəticədə nanokristalların dəqiq ölçüsü alınır. Perovskit kvant nöqtələrinin quruluşu, hissəcik ölçüsü və morfologiyasının təhlili göstərdi ki, ultrasəs kristallaşması daha kiçik hissəcik ölçüləri və daha vahid hissəcik ölçüsü paylayır. Ultrasonik (= sonokimyəvi) sintezdən istifadə edərək müxtəlif kimyəvi tərkibli perovskit kvant nöqtələri çıxarmaq da mümkün idi. Perovskit kristallarındakı fərqli kompozisiyalar CH-nin emissiya zirvələrini və adsorbsiya kənarlarını çıxarmağa imkan verdi3nH3PbX3 (X = Cl, Br və I), bu da olduqca geniş rəngli gamuta səbəb oldu.
Ultrasonik Dispersiya
Nano hissəciklərinin süspansiyonlarını və mürəkkəblərini ultrasəs etmək, nano-süspansiyanı ızgaralar və ya elektrodlar kimi substratlarda tətbiq etməzdən əvvəl onları homojen bir şəkildə yaymaq üçün etibarlı bir texnikadır. (b. Belchi et al. 2019; Pichler et al. 2018)
Ultrasonik dispersiya yüksək bərk konsentrasiyanı asanlıqla idarə edir (məsələn, pastalar) və nano hissəcikləri tək dispers hissəciklərə bölüşdürür ki, vahid bir süspansiyon istehsal olunur. Bu, sonrakı tətbiqdə, substratın örtüldüyü zaman, aqlomeratlar kimi heç bir yığılmanın örtüyün işinə mane olmadığını təmin edir.
Ultrasonik dispersiya vahid nano ölçülü süspansiyonlar hazırlayır: yaşıl əyri – sonikasyondan sonra sonication / qırmızı əyri
Perovskit Yağıntısı üçün ultrasəs prosessorları
Hielscher Ultrasonics yüksək keyfiyyətli perovskit kristallarının sonokimyəvi sintezi üçün yüksək effektiv ultrasəs sistemlərini hazırlayır və istehsal edir. Bazar lideri və ultrasəs emalında uzun illər təcrübəsi olan Hielscher Ultrasonics müştərilərinə ilk texniki-iqtisadi sınaqdan optimallaşdırma prosesinə qədər geniş miqyaslı istehsal üçün sənaye ultrasəs prosessorlarının son quraşdırılmasına qədər kömək edir. Laboratoriya və dəzgah üst ultrasəs cihazlarından sənaye ultrasəs prosessorlarına qədər tam portfel təklif edən Hielscher sizə nanokristal prosesiniz üçün ideal cihaz təklif edə bilər.
Bütün Hielscher ultrasonikatorları dəqiq idarə olunur və çox aşağıdan çox yüksək amplituda tənzimlənir. Amplitüd sonikasiya proseslərinin təsirinə və dağıdıcılığına təsir edən əsas amillərdən biridir. Hielscher Ultrasoniklər’ ultrasəs prosessorları çox mülayim və yumşaq, çox sıx və dağıdıcı tətbiqetmələri əhatə edən çox geniş amplituda təqdim edir. Doğru amplituda parametrini, gücləndirici və sonotrodu seçmək, müəyyən bir proses üçün lazımi ultrasəs təsiri təyin etməyə imkan verir. Hielscher-in xüsusi axın hüceyrə reaktoru MPC48 daxil edin – MultiPhaseCavitator (şəkil bax. Sol) – ikinci fazanı 48 kanül vasitəsilə nazik bir süzgəc şəklində kavitasyon qaynar nöqtəsinə vurmağa imkan verir, burada yüksək performanslı ultrasəs dalğaları iki mərhələni homojen bir qarışığa yayır. MultiPhaseCavitator, kristal əkin nöqtələrini başlatmaq və perovskit nanokristallarının yağış reaksiyasını idarə etmək üçün idealdır.
Hielscher sənaye ultrasəs prosessorları olduqca yüksək amplitüdlər təqdim edə bilər. 200 mkm-ə qədər amplitüdlər 24/7 əməliyyatında asanlıqla davamlı olaraq həyata keçirilə bilər. Daha yüksək amplitüdlər üçün xüsusi ultrasəs sonotrodları mövcuddur. Hielscher-in ultrasəs cihazlarının möhkəmliyi, ağır işlərdə və tələb olunan mühitlərdə 24/7 işləməyə imkan verir.
Müştərilərimiz Hielscher Ultrasonic sistemlərinin üstün möhkəmliyi və etibarlılığından məmnundurlar. Ağır tətbiq sahələri, tələb olunan mühit və 24/7 işləmə səmərəli və qənaətli işləmə təmin edir. Ultrasonik prosesin intensivləşdirilməsi emal müddətini azaldır və daha yaxşı nəticələrə, yəni daha yüksək keyfiyyətə, daha yüksək məhsula, yenilikçi məhsullara nail olur.
Aşağıdakı cədvəldə bizim ultrasonicators təxmini emal gücü bir göstəriş verir:
| Partiyanın həcmi | Axın | tövsiyə Cihazlar |
|---|---|---|
| 01.5ml .5 | na | VialTweeter |
| 1 500ml | 10 200ml / dəq | UP100H |
| 10 2000ml üçün | 20 400ml / dəq | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 20L üçün | 04L / min .2 | UIP2000hdT |
| 10 100L üçün | 10L 2 / dəq | UIP4000hdT |
| na | 10 100L / dəq | UIP16000 |
| na | daha böyük | çoxluq UIP16000 |
Bizimlə əlaqə saxlayın! Bizdən soruşun!
Yüksək güclü ultrasəs homogenizatorlardan Laboratoriya qədər pilot və sənaye miqyaslı.
Ədəbiyyat / Referanslar
- Raphaëlle Belchi; Aurélie Habert; Eddy Foy; Alexandre Gheno; Sylvain Vedraine; Rémi Antony; Bernard Ratier; Johann Bouclé; Nathalie Herlin-Boimecor (2019): One-Step Synthesis of TiO2/Graphene Nanocomposites by Laser Pyrolysis with Well-Controlled Properties and Application in Perovskite Solar Cells. ACS Omega. 2019 Jul 31; 4(7): 11906–11913.
- Dong Myung Jang, Duk Hwan Kim, Kidong Park, Jeunghee Park, Jong Woon Lee, Jae Kyu Song (2016): Ultrasound synthesis of lead halide perovskite nanocrystals. Journal of Materials Chemistry C. Issue 45, 2016.
- Lung-Chien Chen, Zong-Liang Tseng, Shih-You Chen, Shengyi Yang (2017): An ultrasonic synthesis method for high-luminance perovskite quantum dots. Cermaics international 43, 2017. 16032-16035.
- Birgit Pichler; Kurt Mayer; Prof. Viktor Hacker (2018): Long‐Term Operation of Perovskite‐Catalyzed Bifunctional Air Electrodes in Rechargeable Zinc‐Air Flow Batteries. Batteries & Supercaps Vol. 2, Issue 4, April 2019. 387-395.
- Wei Peng, Lingfei Wang, Banavoth Murali, Kang-Ting Ho, Ashok Bera, Namchul Cho, Chen-Fang Kang, Victor M. Burlakov, Jun Pan, Lutfan Sinatra, Chun Ma, Wei Xu, Dong Shi, Erkki Alarousu, Alain Goriely, Jr-Hau He, Omar F. Mohammed, Tom Wu, Osman M. Bakr (2016): Solution-Grown Monocrystalline Hybrid Perovskite Films for Hole-Transporter-Free Solar Cells. Advanced Materials 2016.
Bilmək lazımdır
Perovskite
Perovskite, Perovskit mineralını (kalsium titan oksidi və ya kalsium titanat, CaTiO kimyəvi formulu kimi də tanıyan bir termindir3) həm də müəyyən bir material quruluşu. Eyni ada görə, Perovskit mineralında perovskit quruluşu var.
Perovskit birləşmələri kub, tetragonal və ya ortoromb şəklində meydana gələ bilər və ABX kimyəvi formuluna malikdir3. A və B kationlardır, X isə ikisini bağlayan bir anion təmsil edir. Perovskit birləşmələrində A kationu B kationundan xeyli böyükdür. Perovskit quruluşu olan digər minerallar Loparit və Bridgmanitdir.
Perovskitlər unikal bir kristal quruluşa malikdir və bu quruluşda müxtəlif kimyəvi elementlər birləşdirilə bilər. Xüsusi kristal quruluşu sayəsində perovskit molekulları bu birləşmələri sənaye tətbiqetmələri üçün olduqca maraqlı edən super keçiricilik, çox yüksək magnetoresans və / və ya ferroelektriklik kimi müxtəlif qiymətli xüsusiyyətlərə sahib ola bilərlər. Bundan əlavə, çox sayda müxtəlif element birləşərək müəyyən material xüsusiyyətlərini birləşdirməyə, dəyişdirməyə və intensivləşdirməyə imkan verən perovskit strukturları yaratmaq üçün birləşdirilə bilər. Tədqiqatçılar, elm adamları və proses tərtibçiləri bu seçimləri perovskitin fiziki, optik və elektrik xüsusiyyətlərini seçərək dizayn və optimallaşdırmaq üçün istifadə edirlər.
Onların optoelektronik xüsusiyyətləri hibrid perovskitləri günəş hüceyrəsi tətbiqetmələrinə ən yaxşı namizəd edir və perovskit günəş hüceyrələri böyük miqdarda təmiz, ətraf mühitə uyğun enerji istehsalına kömək edə biləcək perspektivli bir texnologiyadır.
Ədəbiyyatda tək ‐ kristal perovskitin kritik optoelektron parametrləri bildirilmişdir:
τs = 28 ns τb = 300 ns PL
1.3–4.3 mkm3 × 1010MAPbI31.51 eV 820 nm67.2 (SCLC)
τs = 18 ns τB = 570 ns PL
1.8–10.0 mkm.4.4 × 1010MAPbI3850 nm164 ± 25 Çuxur hərəkətliliyi (SCLC) 105 Çuxur hərəkətliliyi (Hall) 24 ± 6.8 elektron SCLC
82 ± 5 µs TPV 95 ± 8 µs impedans spektroskopiyası (IS) 9 × 109 p175 ± 25 µm3.6 × 1010 deşik üçün 34.5 × 1010 elektronMAPbI üçün31.53 eV 784 nm34 Zal
8.8 × 1011 P
4.8 × 10 deşik üçün 1.8 × 10910 elektronMAPbBr üçün31.53 eV 784 nm34 Zal
8.8 × 1011 P
4.8 × 10 deşik üçün 1.8 × 10910 elektronMAPbBr üçün32.24 eV 537 nm4.36 Zal
3.87 × 1012 P
2.6 × 1010 çuxur üçün 1.1 × 1011 elektronMAPbCl üçün32.24 eV 537 nm4.36 Zal
3.87 × 1012 P
2.6 × 1010 çuxur üçün 1.1 × 1011 elektronMAPbCl üçün32.97 eV 402 nm179 Zal
5.1 × 109 n
MAPbCl32.88 eV 440 nm42 ± 9 (SCLC) 2.7 × 10-8τs = 83 ns τB = 662 ns PL4.0 × 109 p3.0–8.5 µm3.1 × 1010FAPbI31.49 eV 870 nm40 ± 5 Çuxur hərəkətliliyi SCLC1.8 × 10-8
2.8 × 109
1.34 × 1010
| Materiallar | Band boşluğu və ya udma başlanğıcı | Mobillik [sm2 V-1 S-1] | Davamlılıq [Ω-1 santimetr-1] | Daşıyıcının ömrü və metodu | Daşıyıcının konsentrasiyası və növü [sm-3] (n və ya p) | Diffuziya uzunluğu | Tələyin sıxlığı [sm-3] |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| MAPbBr3 | 2.21 eV 570 nm | 115 (TOF) 20–60 (Zal) 38 (SCLC) | τs = 41 ns τB = 457 ns (PL) | 5 × 109 5 × 10-a qədər10 P | 3–17 mkm | 5.8 × 109 |