Perovskite-synteesi Ultrasonication avulla
Ultrasonically Indusoidut ja tehostetut reaktiot tarjoavat facile, tarkasti hallittavaan ja monipuolisen synteesi menetelmän kevyiden aktivoidun materiaalin tuotantoon, jota usein ei voida valmistaa perinteisillä tekniikoilla.
Perovskite-kiteiden Ultra ääni kiteytys ja saostuminen on erittäin tehokas ja taloudellinen tekniikka, jonka avulla voidaan tuottaa perovskite--nanokiteet teollisessa mitta kaavassa massa tuotantoon.
Perovskite-nanocrystals Ultra ääni synteesi
Orgaaniset-epäorgaaninen lyijy halidi perovskites näyttely poikkeuksellisia optoelektronisia ominaisuuksia, kuten korkea valon imeytymistä, erittäin pitkä harjoittaja elinikä, operaattorin diffuusio pituus, ja korkea harjoittaja liikkuvuutta, mikä tekee perovskite yhdisteet ylivoimainen toiminnallinen materiaali korkean suorituskyvyn sovelluksia aurinkopaneelit, LED, photodetectors, laserit, jne.
Ultrasonication on yksi fyysisistä menetelmistä erilaisten orgaanisten reaktioiden nopeuttamiseksi. Kiteytys prosessiin vaikuttaa ja sitä ohjataan Ultra ääni käsittelyllä, mikä johtaa yhden ‐ kiteisen perovskite-nanopartikkeleiden hallittaviin koon ominaisuuksia.
TEM-kuvat: CH3Nh3PbBr3 QDs (a) kanssa ja (b) ilman Ultra ääni käsittelyä.
UIP2000hdT paineistettavalla virtaus kenno reaktorilla
Tapaus tutkimuksia Ultra ääni Perovskite synteesi
Tutkimus on tehnyt moninaisia tyyppejä ultraäänellä avustaa perovskite kristalli kasvua. Yleensä perovskiittikiteet valmistetaan nestemäisellä kasvumenetelmällä. Perovskiittikiteiden saostamiseksi kohdenäytteiden liukoisuus vähenee hitaasti ja sitä kontrolloitetaan lähtöaineliuoksessa. Perovskite nanokiteiden ultraäänisademäärä perustuu pääasiassa liuottimen sammuttamista.
Perovskite-nanocrystals Ultra ääni kiteytys
Jang et al. (2016) Ilmoita, että lyijyisen Halide perovskite-nanokrytals-synteesin Ultra äänellä-auttoi synteesiä. Käyttämällä Ultra ääntä, APbX3 perovskite--nanokiteet, jossa on laaja valikoima koostumuksia, jossa a = CH3Nh3, CS tai HN = CHNH3 (formamidinium), ja X = CL, BR, tai I, satetaan. Ultrasonication kiihdyttää esiasteita (AX ja PbX2) tolueenissa, ja liukene määrä määrittää nanokiteisten kasvu nopeuden. Tämän jälkeen tutkimus tiimi valmisti erittäin herkällä valo ilmaisimella homogenisesti spin pinnoite yhtenäinen koko-nanokiteet suuren alueen piidioksidi substraatteja.
Hiukkas koko jakaumat CH3NH3PbBr3 (a) kanssa ja (b) ilman Ultra ääni käsittelyä.
Chen et al. 2017
Ultra ääni epäasiallista kiteytymistä Perovskite
Peng et al. (2016) kehitti uuden kasvu menetelmän, joka perustuu kavitaation laukaisemiin epäsymmetrisiin kiteytymiseen (CTAC), joka edistää heterogeenista nukkastumista tarjoamalla riittävästi energiaa tukehtumis esteen voittamiseksi. Lyhyesti sanottuna he esittelimme hyvin lyhyitä Ultra ääni pulsseja (≈ 1sec) liuokseen, kun se saavutti alhaisen superkylläisyyden tason antisolventti-höyry diffuusio. Ultra ääni pulssi on otettu käyttöön korkealla superkylläisyys tasolla, jossa kavitaatio laukaisee liialliset nukkastumis tapahtumat ja siksi kasvun lukuisia pieniä kiteitä. Lupaavasti, MAPbBr3 monocrystalline-kalvot kasvo ivat eri substraattien pinnalle useiden tuntien ajan syklisen ultrasonication-hoidon aikana.
Perovskite Quantum pisteiden Ultra ääni synteesi
Chen et al. (2017) läsnä tutkimustyössään tehokas tapa valmistaa perovskiittikvanttipisteitä (QD) ultraäänisäteilytyksen aikana. Ultrasonication käytetään mekaanisena menetelmänä perovskite kvanttipisteiden saostumisen nopeuttamiseksi. Perovskiittikvanttipisteiden kiteytysprosessia tehostetaan ja ohjataan ultraäänikäsittelyllä, mikä johtaa nanokiteiden tarkasti räätälöityyn kokoon. Perovskite-kvanttipisteiden rakenteen, hiukkaskoon ja morfologian analyysi osoitti, että ultraäänikiteytys antaa pienemmän hiukkaskoon ja yhtenäisemmän hiukkaskokojakauman. Käyttämällä ultraääni (= sonochemical) synteesi, oli myös mahdollista tuottaa perovskiitti kvanttipisteitä eri kemiallisia koostumuksia. Nämä perovskiittikiteiden eri koostumukset, jotka eivät kykene läpäisemään CH:n päästöhuippuja ja adsorptioreunoja3Nh3Pbx3 (X = CL, BR ja I), mikä johti erittäin laajaan väri sävyä.
Ultrasonic dispersio
Nano-hiukkasten suspensioiden ja musteiden ultrasonication on luotettava tekniikka, joka hajottaa ne homogeenisesti ennen Nano-suspension levittämistä substraateihin, kuten verkkoihin tai elektrodeja. (vrt. Belchi et al. 2019; Pichler et al. 2018)
Ultra ääni dispersio käsittelee helposti korkeita kiinteitä pitoisuuksia (esim. tahnat) ja jakaa Nano-partikkelit ykshajpaisiin hiukkasiin siten, että syntyy yhtenäinen suspensio. Tämä varmistaa, että myöhemmässä sovelluksessa, kun substraatti on päällystetty, ei ole mitään, kuten agglomeraatit heikentää pinnoitteen suoritus kykyä.
Ultra ääni dispersio valmistelee yhtenäiset Nano-kokoinen suspensiot: vihreä käyrä – ennen sonication/punainen käyrä jälkeen sonication
Ultra ääni prosessorit Perovskite sade
Hielscher Ultrasonics suunnittelee ja valmistaa korkean suoritus kyvyn Ultra ääni järjestelmiä korkealaatuisten perovskite-kiteiden sonokemialliseen synteesiin. Koska markkina johtaja ja pitkäaikainen kokemus Ultra ääni käsittelystä, Hielscher Ultrasonics avustaa asiakkaitaan ensimmäisestä toteutettavuustestistä prosessin optimointiin teollisen Ultra ääni prosessorien lopulliseen asennukseen suuren mitta kaavan tuotantoon. Tarjoaa täyden valikoiman Lab ja penkki-top ultrasonicators jopa teollisuuden Ultra ääni prosessorit, Hielscher voi suositella sinulle ihanteellinen laite nanokrystal prosessi.
Kaikki Hielscher ultrasonicators ovat tarkasti hallittattavissa ja voidaan virittää hyvin alhaista erittäin suuria amplitudeja. Amplitudi on yksi tärkeimmistä tekijöistä, jotka vaikuttavat sonikointiprosessien vaikutuksiin ja tuhoutuvaan vaikutukseen. Hielscher Ultrasonics’ Ultra ääni prosessorit tuottavat hyvin laajan spektrin amplitudeja, jotka kattavat hyvin lieviä ja pehmeitä erittäin intensiivisiä ja tuhoavia sovelluksia. Valitsemalla oikea amplitudi asetus, Booster ja sonotrode avulla voidaan asettaa tarvittava Ultra ääni vaikutus oman tietyn prosessin. Hielscherin erityinen virtaus kenno reaktori lisää MPC48 – MultiPhaseCavitator (Katso kuva vasemmalla) – sallii pistää toisen vaiheen kautta 48 kanyylit ohuena rasitusta Kavitaatio Hot-Spot, jossa korkean suoritus kyvyn Ultra ääni aallot hajottamaan kaksi vaihetta homogeeniseen seokseen. MultiPhaseCavitator on ihanteellinen käynnistämään kristalli kylvöjä ja hallitsemaan perovskite-nanokiteisten saostus reaktiota.
Hielscher teollisuuden Ultra ääni prosessorit voivat tuottaa poikkeuksellisen suuria amplitudeja. Amplitudeja jopa 200 μm voidaan helposti käyttää jatkuvasti 24/7 toiminnassa. Jopa suurempia amplitudeja varten on saatavilla räätälöityjä Ultra ääni-sonotrodeja. Hielscherin Ultra ääni laitteiden kestävyys sallii 24/7-käytön raskaassa ja vaativissa ympäristöissä.
Asiakkaamme ovat tyytyväisiä Hielscherin Ultra ääni järjestelmien erinomaisen kestävyyden ja luotettavuuden. Asennus raskaan käytön, vaativien ympäristöjen ja 24/7-toiminnan aloilla takaavat tehokkaan ja taloudellisen käsittelyn. Ultra ääni prosessin tehostaminen lyhentää käsittely aikaa ja saavuttaa parempia tuloksia, eli korkeamman laadun, korkeamman tuoton, innovatiiviset tuotteet.
Seuraavassa taulukossa on merkintä ultrasonicatorien likimääräisestä käsittelykapasiteetista:
| erätilavuus | Virtausnopeus | Suositeltavat laitteet |
|---|---|---|
| 0.5 - 1,5 ml | n.a | VialTweeter |
| 1 - 500 ml | 10 - 200 ml / min | UP100H |
| 10 - 2000 ml | 20 - 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 - 20L | 0.2 - 4 l / min | UIP2000hdT |
| 10 - 100 litraa | 2 - 10 l / min | UIP4000hdT |
| n.a | 10 - 100 l / min | UIP16000 |
| n.a | suuremmat | klusterin UIP16000 |
Ota meihin yhteyttä! / Kysy meiltä!
Korkean tehon ultraäänihomogenisaattoreita laboratorio että lentäjä ja teollisuuden mitta kaavassa.
Kirjallisuus / Viitteet
- 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.
Tosiasiat, jotka kannattaa tietää
Perovskite
Perovskite on termi, joka kuvaa mineraali Perovskite (tunnetaan myös nimellä kalsium titaani oksidi tai kalsium titanaatti, Kemiallinen kaava CaTiO3) sekä erityinen materiaali rakenne. Saman nimen mukaisesti mineraali Perovskite sisältää perovskite-rakenteen.
Perovskite yhdisteitä voi esiintyä kuutio, tetragonal tai ortorombinen rakenne ja on Kemiallinen kaava ABX3. A ja B ovat kationeja, kun taas X edustaa anioni, joka on joukko velka kirja lainoja molemmille. Perovskite-yhdisteissä A-kationi on huomattavasti suurempi kuin B-kationi. Muut mineraalit perovskite rakenne ovat Lopariitti ja Bridgmanite.
Perovskites on ainutlaatuinen kristalli rakenne ja tässä rakenteessa erilaisia kemiallisia elementtejä voidaan yhdistää. Erityisen kristalli rakenteen vuoksi perovskite-molekyyleillä voi olla erilaisia arvokkaita ominaisuuksia, kuten suprajohtavuus, erittäin korkea magnetovastus ja/tai ferrosähkö, jotka tekevät näistä yhdisteistä erittäin mielenkiintoisia teollisiin sovelluksiin. Lisäksi suuri määrä eri elementtejä voidaan yhdistää yhteen muodostamaan perovskite rakenteita, mikä mahdollistaa yhdistää, muuttaa ja tehostaa tiettyjä ominaisuuksia. Tutkijat, tutkijat ja prosessin kehittäjät käyttävät näitä vaihto ehtoja valikoivasti suunnitella ja optimoida perovskite fyysiset, optiset ja sähköiset ominaisuudet.
Niiden Optoelektroniset ominaisuudet tekevät hybridi perovskites ihanteellinen ehdokkaita aurinko kenno sovelluksiin ja perovskite aurinko kennot ovat lupaava tekniikka, joka voi auttaa tuottamaan suuria määriä puhdasta, ympäristöystävällistä energiaa.
Kirjallisuudessa raportoitujen yksitekiisten perovskite-parametrien kriittiset Optoelektroniset parametrit:
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 Reiän liikkuvuus (SCLC) 105 Reiän liikkuvuus (halli) 24 ± 6,8 elektroni SCLC
82 ± 5 μs TPV 95 ± 8 μs impedanssispektroskopiaa (IS)9 × 109 p175 ± 25 μm3,6 × 1010 reikää varten 34,5 × 1010 varten electronMAPbI31.53 eV 784 nm34 Sali
8,8 × 1011 P
1,8 × 109 reikiin 4,8 × 1010 varten electronMAPbBr31.53 eV 784 nm34 Sali
8,8 × 1011 P
1,8 × 109 reikiin 4,8 × 1010 varten electronMAPbBr32.24 eV 537 nm4.36 Sali
3,87 × 1012 P
2,6 × 1010 reikää varten 1,1 × 1011 varten electronMAPbCl32.24 eV 537 nm4.36 Sali
3,87 × 1012 P
2,6 × 1010 reikää varten 1,1 × 1011 varten electronMAPbCl32.97 eV 402 nm179 Sali
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 Reiän liikkuvuus SCLC1,8 × 10-8
2,8 × 109
1,34 × 1010
| Materiaalit | Band aukko tai imeytyminen alkaa | Liikkuvuus [cm2 V-1 S-1] | Johto kyky [Ω-1 Cm-1] | Kanto aallon käyttöikä ja menetelmä | Kanto aallon pitoisuus ja tyyppi [cm-3] (n tai p) | Diffuusio pituus | Keskeytyksen tiheys [cm-3] |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| MAPbBr3 | 2,21 eV 570 nm | 115 (TOF) 20 – 60 (halli) 38 (SCLC) | τs = 41 ns τB = 457 ns (PL) | 5 × 109 koulua 5 × 1010 P | 3 – 17 μm | 5,8 × 109 |