Perovskite szintézis a Ultrasonication
Az ultrakönnyű indukált és felerősödő reakciók egy könnyed, pontosan ellenőrizhető és sokoldalú szintézis módszert kínálnak a fény-aktivált anyagok előállítására, amelyek gyakran nem készülnek el a hagyományos technikákkal.
Az ultrahangos kristályosodás, valamint a perovskit kristályok kicsapódása rendkívül hatékony és gazdaságos technika, amely lehetővé teszi, hogy az ipari méretekben a tömegtermelésre alkalmas perovskit-Nanokristály termelje.
Perovskit Nanocrystals ultrahangos szintézise
Szerves-szervetlen ólomhalogén perovskites kiállítás kivételes optoelektronikai tulajdonságokkal, mint például a magas fényelnyelés, nagyon hosszú fuvarozó élettartama, fuvarozó diffúziós hossza, és a magas hordozó mobilitás, ami a perovskite vegyületek kiváló funkcionális anyag nagy teljesítményű alkalmazások napelemek, LED-ek, fotodetektorok, lézerek, stb.
Ultrahang az egyik a fizikai módszerek felgyorsítása a különböző szerves reakciók. A kristályosodás folyamatát az ultrahangos kezelés befolyásolja és ellenőrzi, ami az egykristályos perovskite nanorészecskei befolyásolható méretéhez kapcsolódik.
TEM-képek CH-hoz3Nh3A PbBr3 QDs (a) és (b) ultrahangos kezelés nélkül.
UIP2000hdT nyomás alatt lévő áramláscellás reaktorral
Esettanulmányok ultrahangos Perovskit szintézis
Kutatás végzett sokrikus típusú ultrahangos rázatással kell támogatott perovskite kristály növekedés. Általánosságban elmondható, hogy a perovskite kristályokat a folyékony növekedési módszerrel készítik. A perovszkit kristályok kicsapódása érdekében a célminták oldhatóságát lassan kell csökkenteni, és prekurzor oldatban csökkenteni kell. A perovskite nano kristályok ultrahangos kicsapódása elsősorban egy oldószeres oltón alapul.
Perovskit nanokristályos ultrahangos kristályosodás
Jang et al. (2016) jelentés a sikeres ultrahangos segített szintézise ólom halid perovskite nanocrystals. Az ultrahang, APbX3 perovskite nanokristályos számos kompozíciók, ahol a = CH3Nh3, Cs, vagy HN = CHNH3 (formamidinium) és X = cl, br vagy I kicsapódott. Ultrahang felgyorsítja a feloldó folyamat a prekurzorok (AX és PbX2) a toluolban és az oldódási arány határozza meg a nanokristályos növekedési ütemet. Ezt követően, a Kutatócsoport gyártott nagy érzékenységű fotodetektorok a homogén spin bevonat egységes méretű nanokristályos a nagy területen szilícium-oxid szubsztrátok.
Az CH3NH3PbBr3 (a) és (b) részecskeméret-eloszlások ultrahangos kezelés nélkül.
Chen et al. 2017
Perovskit ultrahangos kristályosítása
Peng és szerzőtársai (2016) új növekedési módszert dolgoztak ki a kavitáció által kiváltott aszimmetrikus kristályosodás (CTAC) alapján, amely elősegíti a heterogén nukleációt azáltal, hogy elegendő energiát szolgáltat a nukleációs korlát leküzdéséhez. Röviden, egy nagyon rövid ultrahangos impulzusokat (≈ 1sec) vezettek be arra a megoldásra, amikor elérte az alacsony túltelítettségi szintet az antisolvent pára diffúzióval. Az ultrahangos impulzus kerül bevezetésre nagy túltelítettség szinten, ahol a kavitáció kiváltó túlzott nukleációs eseményeket, és ezért a növekedés a nagyszámú apró kristályok. Promisingly, MAPbBr3 a ciklustérfogat több órán belül a különböző hordozók felületén nőtt.
Ultrahang szintézise Perovskite kvantum pontok
Chen és mtsai. (2017) jelen a kutatási munka hatékony módszer, hogy készítsen perovskite kvantum pontok (QDs) ultrahangos besugárzás. Hozzákeverésével használják, mint egy mechanikai módszer annak érdekében, hogy gyorsítsa fel a csapadék a perovskite kvantum pontok. A perovskite kvantumpontok kristályosodási folyamatát az ultrahangos kezelés fokozza és szabályozza, ami a nanokristályok pontosan testre szabott méretét eredményezi. A perovskite kvantumpontok szerkezetének, részecskeméretének és morfológiájának elemzése azt mutatta, hogy az ultrahangos kristályosodás kisebb részecskeméreteket és egyenletesebb részecskeméret-eloszlást ad. Az ultrahangos (= sonochemical) szintézis használatával lehetséges volt a különböző kémiai összetételű perovskite kvantumpontok előállítása is. Ezek a különböző összetételű a perovskite kristályok lehetővé tette, hogy nem képes emissziós csúcsok és adszorpciós szélei CH3Nh3Pbx3 (X = cl, BR és I), amelynek eredményeként egy rendkívül széles színskála.
Ultrahangos Dispersion
A Nanorészecske-szuszpenziók és tinták ultrahang-hatása megbízhatóan diszpergálja azokat, mielőtt a nano-szuszpenziót a hordozóanyagon, például rácson vagy elektródán alkalmazzuk. (vö. Belchi és szerzőtársai 2019; Pichler et al. 2018)
Az ultrahangos diszperzió könnyen kezeli a magas szilárd koncentrációkat (pl. paszták) és a nanorészecskéket egyetlen szétszórt részecskékbe osztja, így az egységes szuszpenzió keletkezik. Ez biztosítja, hogy a következő kérelemben, amikor a hordozó bevont, nem csomóponó, mint a agglomerátumok rontja a teljesítményét a bevonat.
Az ultrahangos diszperzió egységes nanoméretű szuszpenziókat készít: zöld görbe – előtt szonikáció/piros görbe után szonikáció
Ultrahangos processzorok a Perovskit csapadékra
A hielscher Ultrasonics tervez és gyárt nagyteljesítményű ultrahangos rendszereket a kiváló minőségű perovskit kristályok szonokémiai szintéziséhez. Mint piacvezető, és a hosszú idő tapasztalattal rendelkezik ultrahangos feldolgozás, Hielscher Ultrasonics segíti ügyfeleit az első megvalósíthatósági teszt folyamat optimalizálása a végleges telepítés az ipari ultrahangos processzorok nagy volumenű termelést. A teljes portfolió a laborból és a pad-Top ultrasonicators akár ipari ultrahangos processzorok, hielscher lehet ajánlani az ideális eszköz a Nanokristály folyamat.
Minden Hielscher ultrasonicators van pontosan ellenőrizhető és lehet hangolt-ból igazi alacsony-hoz igazi magas amplitúdók. Az amplitúdó az egyik fő tényező, amely befolyásolja a hatását és elpusztítása a szonikáció folyamatokat. Hielscher Ultrasonics’ az ultrahangos processzorok igen széles spektrumú amplitúdókat lefednek, amelyek nagyon enyhe és puha a nagyon intenzív és romboló alkalmazásokhoz. Választott a amplitúdójú beállítás, emlékeztető és sonotrode lehetővé teszi, hogy a szükséges ultrahangos hatást az Ön adott folyamat. Hielscher speciális áramláscellás reaktorbetét MPC48 – MultiPhaseCavitator (lásd: pic. Left) – megenged-hoz befecskendez a második fázis keresztül 48 kanül mint egy vékony erőlködik levegőbe kavitáció forró-észrevesz, hol magas előadás ultrahang hullám diszpergáló a kettő fázis-ba egy homogén keverék. A MultiPhaseCavitator ideális a kristályvetés pontjainak a megindítására és a perovskite nanocrystals csapadék-reakciója ellenőrzésére.
A hielscher ipari ultrahangos processzorai rendkívül nagy amplitúdókkal képesek szállítani. Az akár 200 μm-es amplitúdóhelyek könnyen, 24/7 működhetnek folyamatosan. Még nagyobb amplitúdókkal, testreszabott ultrahangos sonotrodok állnak rendelkezésre. A Hielscher ultrahangos berendezéseinek robusztussága lehetővé teszi a 24/7 működést nagy teherbírású és igényes környezetekben is.
Ügyfeleinket a Hielscher ultrahangos rendszerek kimagasló robusztussága és megbízhatósága elégítette ki. A létesítmény nagy igénybevételt jelentő alkalmazási területein, igényes környezetekben és 24/7 működés esetén hatékony és gazdaságos feldolgozást biztosít. Az ultrahangos folyamatok intenzívebbé válása csökkenti a feldolgozási időt, és jobb eredményeket ér el, azaz magasabb minőséget, magasabb hozamot és innovatív termékeket eredményez.
Az alábbi táblázat az ultrahangos készülékek hozzávetőleges feldolgozási kapacitását jelzi:
| Kötegelt mennyiség | Áramlási sebesség | Ajánlott eszközök |
|---|---|---|
| 00,5-1,5 ml | na | VialTweeter |
| 1 - 500 ml | 10-200 ml / perc | UP100H |
| 10-2000 ml | 20-400 ml / perc | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1-20L | 02 - 4 L / perc | UIP2000hdT |
| 10-100 liter | 2 - 10 l / perc | UIP4000hdT |
| na | 10 - 100 l / perc | UIP16000 |
| na | nagyobb | klaszter UIP16000 |
Lépjen kapcsolatba velünk! / Kérdezz minket!
Nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok Labor nak nek pilóta és ipari méretarány.
Irodalom / References
- 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.
Tudni érdemes
Perovskit
Perovskite egy kifejezés, amely leírja az ásványi Perovskite (más néven kalcium-titán-oxid vagy kalcium-titanát, kémiai Formula CaTiO3), valamint egy meghatározott anyagszerkezet. Szerint az azonos nevű, az ásványi Perovskite jellemzői perovskite szerkezete.
Perovskit vegyületek történhet köbös, tetragonális vagy orthorhombic struktúra és a kémiai képlet ABX3. A és B a cations, míg X egy anion, amely kötvények mindkét. In perovskite vegyületek, az A kation lényegesen nagyobb, mint a B kation. Más ásványi anyagok perovskite szerkezete Loparite és Bridgmanite.
Perovskites van egy egyedi kristály szerkezete és ebben a szerkezetben a különböző kémiai elemek is kombinálható. A speciális kristálystruktúrának köszönhetően a perovskite molekulák különböző értékes tulajdonságokkal rendelkeznek, mint például a szupravezetés, a nagyon magas magnetoresistance és/vagy ferroelektromosság, amelyek rendkívül érdekessé teszik ezeket a vegyületeket ipari alkalmazásokhoz. Ezen kívül számos különböző elemet kombinálhat egy perovskit struktúrák formájában, amely lehetővé teszi bizonyos anyagok kombinálása, módosítása és erősítése. Kutatók, tudósok és a folyamat a fejlesztők ezeket a lehetőségeket, hogy szelektíven tervezése és optimalizálása perovskite fizikai, optikai és elektromos jellemzők.
A optoelektronikus tulajdonságok teszik hibrid perovskites ideális jelöltek napelem alkalmazások és perovskite napelemek egy ígéretes technológia, amely segíthet előállítani nagy mennyiségű tiszta, környezetbarát energia.
Kritikus optoelektronikus paraméterek egykristályos perovskite jelentett az irodalomban:
τs = 28 NS τb = 300 NS PL
1,3–4,3 μm3 × 1010A MAPbI parancs31,51 eV 820 nm67,2 (SCLC)
τs = 18 NS τB = 570 NS PL
1,8–10,0 μm1,4 × 1010A MAPbI parancs3850 nm164 ± 25 Furat mobilitás (SCLC) 105 Furat mobilitás (Hall) 24 ± 6,8 elektron SCLC
82 ± 5 μs TPV 95 ± 8 μs impedancia spektroszkópia (IS)9 × 109 p175 ± 25 μm3,6 × 1010 34,5 × 10 lyukhoz10 az elektronMAPbI-hoz31,53 eV 784 nm34 Csarnok
8,8 × 1011 P
1,8 × 109, 4,8 × 10 lyukhoz10 elektronMAPbBr-hoz31,53 eV 784 nm34 Csarnok
8,8 × 1011 P
1,8 × 109, 4,8 × 10 lyukhoz10 elektronMAPbBr-hoz32,24 eV 537 nm4,36 Csarnok
3,87 × 1012 P
2,6 × 1010 1,1 × 10 lyukhoz11 elektronMAPbCl-hez32,24 eV 537 nm4,36 Csarnok
3,87 × 1012 P
2,6 × 1010 1,1 × 10 lyukhoz11 elektronMAPbCl-hez32,97 eV 402 nm179 Csarnok
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 × 1010Az FAPbI31,49 eV 870 nm40 ± 5 Lyukas mozgásSCLC1,8 × 10-8
2,8 × 109
1,34 × 1010
| Anyagok | Sávhiány vagy felszívódás kezdete | Mobilitás [cm2 V-1 S-1] | Konvezetőképesség [Ω-1 Cm-1] | Vivőjel élettartama és módszere | Vivőkoncentráció és típus [cm-3] (n vagy p) | Diffúziós hossz | Túltöltés sűrűsége [cm-3] |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A MAPbBr3 | 2,21 eV 570 nm | 115 (TOF) 20 – 60 (előszoba) 38 (SCLC) | τs = 41 NS τB = 457 NS (PL) | 5 × 109 5 × 1010 P | 3 – 17 μm | 5,8 × 109 |