Perovskite sünteesi ultraheliuuring
Ultraheli indutseeritud ja intensiivsemad reaktsioonid pakuvad kerget, täpselt kontrollitavat ja mitmekülgset sünteesi meetodit kergaktiveeritud materjalide tootmiseks, mis sageli ei ole ette valmistatud tavapäraste meetoditega.
Perovskite kristallide Ultraheli kristalliseerumise ja sadestumine on väga efektiivne ja ökonoomne tehnika, mis võimaldab toota perovskite nanocrystals tööstusliku skaala mass tootmiseks.
Perovskite nanocrystals ultraheli süntees
Orgaaniline – anorgaanilise plii haliid perovskites on erakordne Optoelectronic omadused nagu suure valguse imendumist, väga pikk pikk vedaja eluiga, vedaja difusioon pikkus, ja kõrge vedaja liikuvus, mis muudab perovskite ühendid hea funktsionaalne materjal suure jõudlusega rakenduste päikesepaneelid, LED, fotodetektorid, laserid, jne.
Ultraheli on üks füüsikalistest meetoditest erinevate orgaaniliste reaktsioonide kiirendamiseks. Kristalliseerumise protsessi mõjutab ja reguleerib ultraheli-töötlus, mille tulemuseks on ühe-kristallilise perovskiti nanoosakeste kontrollitavaid omadusi.
TEM-pildid CH jaoks3nH3PbBr3 QDs (a) koos ja b ilma ultraheli töötlemiseta.
UIP2000hdT survetundlikud voolu raku reaktoriga
Ultraheli Perovskite sünteesi juhtumiuuringud
Teadusuuringud on teinud mitmekordse ultraheli abiga perovskite kristallkasvu. Üldiselt valmistatakse perovskite kristallid vedeliku kasvumeetodiga. Perovskite kristallide sadevõtmiseks on sihtproovide lahustuvus aeglaselt ja kontrollitud prekursorilahuses. Perovskite nano kristallide ultraheli sadestamine põhineb peamiselt antisolaatori värisemisel.
Perovskite nanocrystals ultraheli Kristallimine
Jang et al. (2016) Raport, mis on edukalt ultraheliga toetatav plii metallide perovskite nanoksaalsete sünteesi. Ultraheli kasutamine, APbX3 perovskite nanocrystals laia kompositsioone, kus A = CH3nH3, Cs või HN = CHNH3 (formamidinium) ja X = cl, br või I, olid sadestatud. Ultraheli kiirendab lähteainete lahustamisel (AX ja PbX2) tolueenis ja lahustumiskiirus määrab nanotootmise kasvukiiruse. Seejärel koostas uurimisrühm kõrge tundlikkusega fotodetektorid homogeenselt tsentrifuugides laia suurusega nanosüüte suurte silikoonoksiidide substraatidega.
Osakeste suuruste jaotused CH3NH3PbBr3 (a) ja b ilma ultraheli töötlemiseta.
Chen et al. 2017
Perovskite ultraheli Asmeetriline Kristalliseerimine
Peng et al. (2016) töötas välja uue kasvumeetodi, mille aluseks on kavitatsioon-käivitatud asümmeetriline kristallisatsioon (CTAC), mis soodustab heterogeenset tuuma, pakkudes piisavalt energiat tuumiktõkke ületamiseks. Lühidalt, nad kasutusele väga lühike ultraheli impulsse (≈ 1sec) lahendus, kui see jõudis madal superküllastusaste koos antisolvent auru difusioon. Ultraheli impulss on kasutusele võetud kõrge üleküllastusastme tasandil, kus kavitatsioon vallandab üleliigse tuumataseme ja seega väikeste kristallide arvu kasvu. Vabatahtlikult, MAPbBr3 monopuhastusfilmid kasvasid erinevate substraatide pinnal mitme tunni jooksul pärast tsüklilist ultraheliuuringut.
Ultraheli süntees Perovskite quantum dots
Chen et al. (2017) on oma uurimistöös tõhus meetod perovskite quantum dots (QDs) ettevalmistamiseks ultraheli kiirguse all. Ultraheli kasutatakse mehaanilise meetodina, et kiirendada perovskite kvanttäppide sadestumist. Perovskite quantum dots kristalliseerumise protsessi intensiivistada ja reguleerida ultraheli abil, mille tulemuseks on täpselt kohandatud nanoksiaalide suurus. Perovskite kvanttäppide struktuuri, osakeste suuruse ja morfoloogia analüüs näitas, et ultraheli kristallisatsioon annab väiksema osakeste suuruse ja ühtlasma osakeste suurusjaotuse. Kasutades ultraheli (= sonochemical) sünteesi, oli võimalik toota perovskite quantum dots erinevate keemiliste kompositsioonide. Need erinevad kompositsioon perovskite kristallid lubatud ei suuda heitepiigid ja adsorptsiooni servad CH3nH3Pbx3 (X = cl, br ja I), mis tõi kaasa väga laia värvi gamut.
ultraheli Dispersion
Nanoosakeste suspensioonide ja inkide ultraheliuuring on usaldusväärne meetod nende homogeenselt hajutamiseks, enne kui kasutatakse nano-suspensiooni substraatide, näiteks võrkude või elektroodide suhtes. (vt Belchi et al. 2019; Pichler et al. 2018)
Ultraheli dispersioon käsitleb kergesti kõrgeid tahke kontsentratsiooni (nt kleebib) ja jaotab nano-osakesed ühe dispergitud osakesteks, et oleks toodetud ühtlane suspensioon. See kinnitab, et järgnevas taotluses, kui aluspind on kaetud, ei halvendu kattekihi, näiteks aganaadid, pinnakatte toimivust.
Ultraheli dispersioon valmistab ette ühtsed nano-suurusega suspensioonid: roheline kõver – enne ultrahelitöötlust/punast kõverat pärast
Ultraheli protsessorid Perovskite sademete jaoks
Hielscher Ultrasonics kujundab ja toodab suure jõudlusega ultraheli süsteeme kõrge kvaliteediga perovskite kristallide sonokeemilise sünteesi jaoks. Kui turu liider ja pikaajaline kogemus ultraheli töötlemise, Hielscher Ultrasonics abistab oma klientidele esimesest teostatavustest protsessi optimeerimine tootmise ultraheli protsessorite lõplikku paigaldamist suuremahuliste tootmine. Pakkudes täielikku portfelli lab ja Pink-top ultraheliatorid kuni tööstuslikud ultraheli protsessorid, Hielscher võib soovitada teile ideaalne seade oma nanocrystal protsessi.
Kõik hielscheri ultrasonikaatorid on täpselt kontrollitavad ja neid saab häälestatud väga madala kuni väga kõrge amplituudiga. Amplituudi on üks peamisi tegureid, mis mõjutab mõju ja hävitatavus ultrahelitöötlus protsessid. Hielscher Ultrasonics’ ultraheli protsessorid tarnivad väga laia amplituudi spektrit, mis katab väga nõrga ja pehme väga tugeva ja hävitava taotluse. Valides õige amplituud seade, korduva ja sonotrode võimaldab määrata vajaliku ultraheli mõju oma konkreetse protsessi. Hielscheri erivoolurakureaktori lisamine MPC48 – MultiPhaseCavitator (vt pic. Left) – võimaldab süstida teise faasi kaudu 48 kanüülil õhuke tüvi kavitational hot-spot, kus suure jõudlusega ultraheli lained hajutada kaks faasi homogeenne segu. MultiPhaseCavitator on ideaalne algatada kristall külv punkte ja kontrollida sadestumisreaktsiooni perovskite nanocrystals.
Hielscheri tööstuslikud ultraheli töötlejad suudavad pakkuda erakordselt kõrgeid amplituudi. Amplituudid kuni 200 μm saab kergesti pidevalt joosta 24/7 operatsioon. Isegi suuremate amplituudid, kohandatud ultraheli sonotroodid on saadaval. Hielscheri ultraheli seadmete vastupidavus võimaldab 24/7 operatsiooni raskeveokite ja Nõudlikes keskkondades.
Meie kliendid on rahul hielscheri ultraheli süsteemide silmapaistva töökindluse ja usaldusväärsusega. Paigaldamine raskesõidukite rakenduste, nõudlike keskkondade ja 24/7 toimimise tagamiseks tagavad tõhusa ja ökonoomse töötlemise. Ultraheli protsessi intensiivistamine vähendab töötlemisaega ja saavutab paremaid tulemusi, st kõrgemat kvaliteeti, kõrgemat saagikust, uuenduslikke tooteid.
Alljärgnev tabel annab teile ülevaate meie ultrahelihitiste ligikaudse töötlemisvõimsusest:
| partii Köide | flow Rate | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 0.5 kuni 1,5 ml | e.k. | VialTweeter |
| 1 kuni 500 ml | 10 kuni 200 ml / min | UP100H |
| 10 kuni 2000 ml | 20 kuni 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 kuni 20 l | 0.2 kuni 4 l / min | UIP2000hdT |
| 10 kuni 100 l | 2 kuni 10 l / min | UIP4000hdT |
| e.k. | 10 kuni 100 l / min | UIP16000 |
| e.k. | suurem | klastri UIP16000 |
Võta meiega ühendust! / Küsi meiega!
Suure võimsusega ultraheli homogenisaatorid Lab et piloot ja tööstuslikus mastaabis.
Kirjandus / viited
- 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.
Faktid Tasub teada
Perovskite
Perovskite on termin, mis kirjeldab mineraalset Perovskite (tuntud ka kui kaltsium Titaanoksiid või kaltsiumi tiitanaat, Keemiline valem CaTiO3) ning konkreetne materjalistruktuur. Vastavalt sama nime, mineraal Perovskite pakub perovskite struktuuri.
Perovskite ühendid võivad esineda kuupmeetrites, tetraali või orthorhombic struktuuri ja on Keemiline valem ABX3. A ja B on cations, samal ajal kui X on anion, mis annab mõlemale võlakirja. Perovskiidi ühendite puhul on A-katioon oluliselt suurem kui B-katioon. Muud mineraalid perovskite struktuuriga on Loparite ja Bridgmanite.
Perovskites on unikaalne kristall struktuur ja selles struktuuris erinevaid keemilisi elemente saab kombineerida. Tänu spetsiaalsest kristallstruktuurile võivad perovskite molekulid omada mitmesuguseid väärtuslikke omadusi, nagu Ülijuhtivus, väga kõrge magnetiivsus ja/või ferroelekter, mis muudavad need ühendid väga huvitavaks tööstuslike rakenduste jaoks. Lisaks võib paljusid erinevaid elemente kombineerida perovskite struktuuride moodustamiseks, mis võimaldab teatavaid olulisi omadusi kombineerida, muuta ja tõhustada. Teadlased, teadlased ja protsessi arendajad kasutavad neid võimalusi valikuliselt kujundada ja optimeerida perovskite füüsikalised, Optilised ja elektrilised omadused.
Nende Optoelectronic omadused muudavad hübriid perovskites ideaalne kandidaadid päikesepaneelide rakendused ja perovskite päikesepaneelid on paljutõotav tehnoloogia, mis võib aidata toota suur kogus puhast, keskkonnasõbralik energia.
Kirjanduses esitatud ühe-kristallilise perovskiidi kriitilised optoelektroonilised parameetrid:
τs = 28 NS τb = 300 NS PL
1.3 – 4.3 μm3 × 1010(MAPbI)31,51 eV 820 nm 67.2 (SCLC)
τs = 18 NS τb = 570 NS PL
1,8 – 10,0 μm 1,4 × 1010(MAPbI)3850 nm164 ± 25 auguga liikuvus (SCLC) 105 augu liikuvus (Hall) 24 ± 6,8 elektronsclc
82 ± 5 s tpv 95 ± 8 s impedantsi spektroskoopia (is) 9 × 109 p175 ± 25 μm 3,6 × 1010 augu 34,5 × 1010 electronMAPbI jaoks31,53 eV 784 nm34 Hall
8,8 × 1011 P
1,8 × 109 augu eest 4,8 × 1010 electronMAPbBr31,53 eV 784 nm34 Hall
8,8 × 1011 P
1,8 × 109 augu eest 4,8 × 1010 electronMAPbBr32,24 eV 537 nm 4.36 Hall
3,87 × 1012 P
2,6 × 1010 augu 1,1 × 1011 electronMAPbCl jaoks32,24 eV 537 nm 4.36 Hall
3,87 × 1012 P
2,6 × 1010 augu 1,1 × 1011 electronMAPbCl jaoks32,97 eV 402 nm179 Hall
5,1 × 109 n
, Mis on32,88 eV 440 nm42 ± 9 (SCLC) 2,7 × 10-8τs = 83 NS τb = 662 NS PL 4.0 × 109 p 3.0 – 8,5 μm 3,1 × 1010(FAPbI)31,49 eV 870 nm40 ± 5 augu liikuvus SCLC 1,8 × 10-8
2,8 × 109
1,34 × 1010
| Materjalid | Sagedusala lõhe või neeldumise algus | Liikuvus [cm2 V-1 s-1] | Juhtivus [Ω-1 cm-1] | Vedaja eluiga ja meetod | Vedaja kontsentratsioon ja tüüp [cm-3] (n või p) | Difusioonipikkus | Püüniste tihedus [cm-3] |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| "Väga"3 | 2,21 eV 570 nm | 115 (TOF) 20 – 60 (Hall) 38 (SCLC) | τs = 41 NS τb = 457 NS (PL) | 5 × 109 kuni 5 × 1010 P | 3 – 17 μm | 5,8 × 109 |