Ultrasonikasiya ilə Perovskit sintezi
Ultrasonik səbəb olan və intensivləşdirilmiş reaksiyalar, tez-tez ənənəvi üsullarla hazırlana bilməyən işıqla aktivləşdirilmiş materialların istehsalı üçün asan, dəqiq idarə olunan və çox yönlü sintez metodu təklif edir.
Perovskit kristallarının ultrasəs kristallaşması və çöküntüsü kütləvi istehsal üçün sənaye miqyasında perovskit nanokristallarını istehsal etməyə imkan verən yüksək effektiv və qənaətcil bir texnikadır.
Perovskit nanokristallarının ultrasəs sintezi
Üzvi-qeyri-üzvi qurğuşun halid perovskitləri yüksək işıq udma, çox uzun daşıyıcı ömrü, daşıyıcı diffuziya uzunluğu və yüksək daşıyıcı hərəkətlilik kimi müstəsna optoelektronik xüsusiyyətlər nümayiş etdirir ki, bu da perovskit birləşmələrini günəş panellərində, LED-lərdə yüksək performanslı tətbiqlər üçün üstün funksional material edir. , fotodetektorlar, lazerlər və s.
Ultrasonikasiya müxtəlif üzvi reaksiyaları sürətləndirmək üçün fiziki üsullardan biridir. Kristallaşma prosesi ultrasəs müalicəsi ilə təsirlənir və idarə olunur, nəticədə tək kristal perovskit nanohissəciklərinin idarə oluna bilən ölçülü xüsusiyyətləri əldə edilir.
Ultrasəs Perovskit Sintezinin Tədqiqatları
Tədqiqat ultrasəs köməyi ilə perovskit kristal artımının müxtəlif növlərini həyata keçirmişdir. Ümumiyyətlə, perovskit kristalları maye böyümə üsulu ilə hazırlanır. Perovskit kristallarını çökdürmək üçün hədəf nümunələrinin həllolma qabiliyyəti yavaş-yavaş azaldılır və prekursor məhlulunda nəzarət edilir. Perovskit nano kristallarının ultrasəs çökməsi əsasən antisolvent söndürməyə əsaslanır.
Perovskit Nanokristallarının Ultrasəs Kristallaşması
Jang və başqaları. (2016) qurğuşun halid perovskit nanokristallarının uğurlu ultrasəs köməyi ilə sintezi haqqında məlumat verir. Ultrasəs istifadə edərək, APbX3 geniş tərkibli perovskit nanokristalları, burada A = CH3nH3, Cs və ya HN=CHNH3 (formamidinium) və X = Cl, Br və ya I çökdürüldü. Ultrasonikasiya prekursorların həllini sürətləndirir (AX və PbX2) toluolda olur və həll olunma sürəti nanokristalların böyümə sürətini təyin edir. Daha sonra, tədqiqat qrupu geniş sahəli silikon oksid substratları üzərində vahid ölçülü nanokristalları homogen şəkildə fırlanma ilə örtüyərək yüksək həssaslığa malik fotodetektorlar hazırladı.
Perovskitin ultrasəs asimmetrik kristallaşması
Peng və başqaları. (2016) nüvə maneəsini dəf etmək üçün kifayət qədər enerji təmin edərək, heterojen nüvələşməni təşviq edən, kavitasiya ilə tetiklenen asimmetrik kristallaşmaya (CTAC) əsaslanan yeni böyümə metodu hazırladı. Qısaca olaraq, onlar məhlul antisolvent buxar diffuziyası ilə aşağı supersaturasiya səviyyəsinə çatdıqda çox qısa ultrasəs impulslarını (≈ 1san) təqdim etdilər. Ultrasəs impulsu yüksək supersaturasiya səviyyələrində tətbiq olunur, burada kavitasiya həddindən artıq nüvələşmə hadisələrini və buna görə də çox sayda kiçik kristalların böyüməsini tetikler. Vəd verir ki, MAPbBr3 monokristal filmlər siklik ultrasəslə müalicədən sonra bir neçə saat ərzində müxtəlif substratların səthində böyüdü.
Perovskit kvant nöqtələrinin ultrasəs sintezi
Chen və başqaları. (2017) öz tədqiqat işlərində ultrasəs şüalanması altında perovskit kvant nöqtələrini (QD) hazırlamaq üçün səmərəli üsul təqdim edirlər. Perovskit kvant nöqtələrinin çökməsini sürətləndirmək üçün ultrasəs mexaniki üsul kimi istifadə olunur. Perovskit kvant nöqtələrinin kristallaşma prosesi ultrasəs müalicəsi ilə intensivləşir və idarə olunur, nəticədə nanokristalların dəqiq uyğunlaşdırılmış ölçüsü əldə edilir. Perovskit kvant nöqtələrinin strukturunun, hissəcik ölçüsünün və morfologiyasının təhlili göstərdi ki, ultrasəs kristallaşma daha kiçik hissəcik ölçüləri və daha vahid hissəcik ölçüsü paylanması verir. Ultrasəs (= sonokimyəvi) sintezdən istifadə edərək, müxtəlif kimyəvi tərkibli perovskit kvant nöqtələrini də istehsal etmək mümkün idi. Perovskit kristallarındakı bu müxtəlif kompozisiyalar CH-nin emissiya zirvələrini və adsorbsiya kənarlarını düzəltməyə imkan verdi.3nH3PbX3 (X = Cl, Br və I), son dərəcə geniş rəng gamutuna səbəb oldu.
Ultrasonik dispersiya
Nanohissəciklərin və mürəkkəblərin ultrasəsləşdirilməsi, nano-asqıları torlar və ya elektrodlar kimi substratlara tətbiq etməzdən əvvəl onları homojen şəkildə dağıtmaq üçün etibarlı bir texnikadır. (müq. Belchi et al. 2019; Pichler et al. 2018)
Ultrasonik dispersiya yüksək bərk konsentrasiyaları (məsələn, pastalar) asanlıqla idarə edir və nano-hissəcikləri tək dispers hissəciklərə paylayır ki, vahid suspenziya yaransın. Bu, sonrakı tətbiqdə, substrat örtüldükdə, ağlomeratlar kimi heç bir yığılmanın örtüyün işini pisləşdirməyəcəyini təmin edir.
Perovskit yağıntıları üçün ultrasəs prosessorları
Hielscher Ultrasonics yüksək keyfiyyətli perovskit kristallarının sonokimyəvi sintezi üçün yüksək performanslı ultrasəs sistemləri dizayn edir və istehsal edir. Bazar lideri olaraq və ultrasəs emalında uzunmüddətli təcrübəyə malik olan Hielscher Ultrasonics, müştərilərinə ilk texniki-iqtisadi sınaqdan prosesin optimallaşdırılmasına və geniş miqyaslı istehsal üçün sənaye ultrasəs prosessorlarının son quraşdırılmasına qədər kömək edir. Laboratoriya və dəzgah üstü ultrasəs aparatlarından sənaye ultrasəs prosessorlarına qədər tam portfel təklif edən Hielscher sizə nanokristal prosesiniz üçün ideal cihazı tövsiyə edə bilər.
Bütün Hielscher ultrasəs cihazları dəqiq idarə olunur və çox aşağıdan çox yüksək amplitüdlərə qədər tənzimlənə bilər. Amplituda sonikasiya proseslərinin təsirinə və dağıdıcılığına təsir edən əsas amillərdən biridir. Hielscher Ultrasonics’ ultrasəs prosessorları çox yumşaq və yumşaqdan çox intensiv və dağıdıcı tətbiqlərə qədər geniş spektrli amplitüdlər təqdim edir. Doğru amplituda qəbulu, gücləndirici və sonotrode seçilməsi xüsusi prosesiniz üçün tələb olunan ultrasəs təsirini təyin etməyə imkan verir. Hielscher'in xüsusi axın hüceyrə reaktoru MPC48 daxil edir – MultiPhaseCavitator (soldakı şəkilə baxın) – yüksək performanslı ultrasəs dalğalarının iki fazanı homojen bir qarışığa səpələdiyi kavitasiya qaynar nöqtəsinə nazik bir gərginlik kimi 48 kanül vasitəsilə ikinci fazanı yeritməyə imkan verir. MultiPhaseCavitator kristal səpmə nöqtələrini işə salmaq və perovskit nanokristallarının çökmə reaksiyasına nəzarət etmək üçün idealdır.
Hielscher sənaye ultrasəs prosessorları qeyri-adi yüksək amplitüdlər təqdim edə bilər. 200µm-ə qədər olan amplitüdlər 24/7 əməliyyatda asanlıqla davamlı olaraq işlədilə bilər. Daha yüksək amplitüdlər üçün xüsusi ultrasəs sonotrodları mövcuddur. Hielscher-in ultrasəs avadanlığının möhkəmliyi ağır iş şəraitində və tələbkar mühitlərdə 24/7 işləməyə imkan verir.
Müştərilərimiz Hielscher Ultrasonic sistemlərinin üstün möhkəmliyi və etibarlılığından məmnundurlar. Ağır yük tətbiqi sahələrində quraşdırma, tələbkar mühit və 24/7 əməliyyat səmərəli və qənaətcil emal təmin edir. Ultrasəs prosesinin intensivləşdirilməsi emal müddətini azaldır və daha yaxşı nəticələrə, yəni daha keyfiyyətli, daha yüksək məhsuldarlığa, innovativ məhsullara nail olur.
Aşağıdakı cədvəl ultrasəs cihazlarımızın təxmini emal qabiliyyətinin göstəricisini verir:
Partiya Həcmi | Axın | Tövsiyə olunan Cihazlar |
---|---|---|
0,5 - 1,5 ml | na | VialTweeter |
1 ilə 500 ml | 10-200 ml/dəq | UP100H |
10 ilə 2000 ml | 20 - 400 ml/dəq | UP200Ht, UP400St |
0.1 - 20L | 0.2 ilə 4L/dəq | UIP2000hdT |
10-100 l | 2 ilə 10 L / dəq | UIP4000hdT |
na | 10-100 l/dəq | UIP16000 |
na | daha böyük | klaster UIP16000 |
Bizimlə əlaqə saxlayın! / Bizdən soruşun!
Ədəbiyyat / İstinadlar
- 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.
Bilməyə Dəyər Faktlar
perovskit
Perovskit, Perovskit mineralını (həmçinin kalsium titan oksidi və ya kalsium titanat kimi tanınır, kimyəvi formulu CaTiO) təsvir edən bir termindir.3) həmçinin konkret material strukturu. Eyni ada uyğun olaraq, Perovskit mineralı perovskit quruluşuna malikdir.
Perovskit birləşmələri kub, tetraqonal və ya ortorombik quruluşda ola bilər və kimyəvi formulu ABX3. A və B kationlardır, X isə hər ikisinə bağlanan anionu təmsil edir. Perovskit birləşmələrində A kationu B kationundan əhəmiyyətli dərəcədə böyükdür. Perovskit quruluşlu digər minerallar Loparit və Bridqmanitdir.
Perovskitlər unikal kristal quruluşa malikdir və bu strukturda müxtəlif kimyəvi elementlər birləşdirilə bilər. Xüsusi kristal quruluşuna görə, perovskit molekulları superkeçiricilik, çox yüksək maqnit müqaviməti və/və ya ferroelektrik kimi müxtəlif qiymətli xüsusiyyətlər nümayiş etdirə bilər ki, bu da həmin birləşmələri sənaye tətbiqləri üçün olduqca maraqlı edir. Bundan əlavə, perovskit strukturları yaratmaq üçün çoxlu sayda müxtəlif elementlər birləşdirilə bilər ki, bu da müəyyən material xüsusiyyətlərini birləşdirməyə, dəyişdirməyə və gücləndirməyə imkan verir. Tədqiqatçılar, elm adamları və proses tərtibatçıları bu seçimlərdən perovskitin fiziki, optik və elektrik xüsusiyyətlərini seçmək və optimallaşdırmaq üçün istifadə edirlər.
Onların optoelektronik xüsusiyyətləri hibrid perovskitləri günəş batareyası tətbiqləri üçün ideal namizədlər edir və perovskit günəş batareyaları böyük miqdarda təmiz, ətraf mühitə uyğun enerji istehsal etməyə kömək edə biləcək perspektivli bir texnologiyadır.
Təkkristal perovskitin kritik optoelektronik parametrləri ədəbiyyatda verilmişdir:
τs = 28 ns τb = 300 ns PL
1,3–4,3 µm3 × 1010MAPbI31,51 eV 820 nm67,2 (SCLC)
τs = 18 ns τb = 570 ns PL
1,8–10,0 µm1,4 × 1010MAPbI3850 nm164 ± 25 Dəlik hərəkətliliyi (SCLC) 105 Dəlik hərəkətliliyi (Zal) 24 ± 6,8 elektron SCLC
82 ± 5 µs TPV 95 ± 8 µs empedans spektroskopiyası (IS)9 × 109 p175 ± 25 µm3,6 × 1010 34.5 × 10 deşik üçün10 elektronMAPbI üçün31,53 eV 784 nm34 Zal
8,8 × 1011 səh
4,8 × 10 deşik üçün 1,8 × 10910 elektronMAPbBr üçün31,53 eV 784 nm34 Zal
8,8 × 1011 səh
4,8 × 10 deşik üçün 1,8 × 10910 elektronMAPbBr üçün32,24 eV 537 nm4,36 Zal
3,87 × 1012 səh
2,6 × 1010 1.1 × 10 deşik üçün11 elektronMAPbCl üçün32,24 eV 537 nm4,36 Zal
3,87 × 1012 səh
2,6 × 1010 1.1 × 10 deşik üçün11 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 Delik hərəkətliliyi SCLC1,8 × 10-8
2,8 × 109
1,34 × 1010
Materiallar | Band boşluğu və ya udma başlanğıcı | Hərəkətlilik [sm2 V-1 s-1] | Keçiricilik [Ω-1 sm-1] | Daşıyıcının ömrü və üsulu | Daşıyıcının konsentrasiyası və növü [sm-3] (n və ya p) | Diffuziya uzunluğu | Tələ 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 səh | 3-17 µm | 5,8 × 109 |