Պերովսկիտի սինթեզը `ուլտրաձայնագրմամբ
Ուլտրաձայնային պատճառած և ուժեղացվող ռեակցիաները առաջարկում են հեշտությամբ, ճշգրիտ վերահսկելի և բազմակողմանի սինթեզի մեթոդ ՝ լույսն ակտիվացվող նյութերի արտադրության համար, որը հաճախ չի կարող պատրաստվել սովորական տեխնիկայով:
Պերովսկի բյուրեղների ուլտրաձայնային բյուրեղացումը և տեղումների քանակը խիստ արդյունավետ և տնտեսական տեխնիկա է, որը թույլ է տալիս արտադրել պերովսկիտային նանոկրիստալներ արդյունաբերական մասշտաբով `զանգվածային արտադրության համար:
Պերովսկիտի նանոկրիստալների ուլտրաձայնային սինթեզ
Օրգանական-անօրգանական կապարի հալոգենային պերովսկիտներում ցուցաբերվում են բացառիկ օպտոէլեկտրոնային հատկություններ, ինչպիսիք են բարձր լույսի կլանումը, երկար երկար կրիչի տևողությունը, կրիչի դիֆուզիոն երկարությունը և կրիչի բարձր շարժունակությունը, ինչը պերովսկիտի միացությունները դարձնում է բարձրակարգ ֆունկցիոնալ նյութ արևային վահանակներում բարձրորակ կիրառությունների համար: , ֆոտոդետեկտորներ, լազերներ և այլն:
Ուլտրաձայնացումը տարբեր օրգանական ռեակցիաների արագացման ֆիզիկական մեթոդներից մեկն է: Բյուրեղացման գործընթացը ազդում և վերահսկվում է ուլտրաձայնային բուժման արդյունքում, որի արդյունքում ստեղծվում են մեկ բյուրեղային պերովսկի նանոմասնիկների վերահսկելի չափի հատկությունները:
TEM պատկերներ CH- ի համար3նՀ3PbBr3 QD- ներ (ա) և (բ) առանց ուլտրաձայնային բուժման:
UIP2000hdT ճնշվող հոսքի բջջային ռեակտորով
Ուլտրաձայնային պերովսկիտի սինթեզի դեպքերի ուսումնասիրություն
Հետազոտությունները իրականացրել են ուլտրաձայնային օժանդակ պերովսկիտի բյուրեղի աճի բազմակի տեսակներ: Ընդհանուր առմամբ, պերովսկիտի բյուրեղները պատրաստվում են հեղուկ աճի մեթոդով: Պերովսկի բյուրեղները նստեցնելու համար թիրախային նմուշների լուծելիությունը դանդաղ և վերահսկվում է իջեցնելով նախածննդյան լուծույթում: Պերովսկիտի նան բյուրեղների ուլտրաձայնային տեղումները հիմնականում հիմնված են հակասեպտիկ քամելու վրա:
Պերովսկիտի նանոկրիստների ուլտրաձայնային բյուրեղացում
Jang et al. (2016 թ.) Զեկուցում են կապարի հալիդային պերովսկիտի նանոկրիստալների հաջող ուլտրաձայնային օժանդակ սինթեզը: Օգտագործելով ուլտրաձայնային, APbX3 պերովսկիտի նանոկրիստալներ `կոմպոզիցիաների լայն տեսականիով, որտեղ A = CH3նՀ3, Cs, կամ HN = CHNH3 (formamidinium), և X = Cl, Br կամ I- ը նստված էին: Ուլտրաձայնացումը արագացնում է պրեկուրսորների լուծարման գործընթացը (AX և PbX)2) տոլուումում, և լուծարման արագությունը որոշում է նանոկրիստալների աճի տեմպը: Այնուհետև հետազոտող խումբը պատրաստեց բարձր զգայունության ֆոտոէլեկատորներ `միատարր չափսով նանոկրիստալներ ծածկելով լայնածավալ սիլիկոնային օքսիդի ենթաշերտերի վրա:
CH3NH3PbBr3 (a) և (b) մասնիկների չափի բաշխում առանց ուլտրաձայնային բուժման:
Չեն et al. 2017 թ
Պերովսկիտի ուլտրաձայնային ասիմետրիկ բյուրեղացում
Պենգ et al. (2016 թ.) Մշակել է աճի նոր մեթոդ ՝ հիմնված կավիացիայի արդյունքում առաջացած ասիմետրիկ բյուրեղացման (CTAC) հիման վրա, որը նպաստում է հետերկրային կորիզացմանը ՝ ապահովելով բավարար էներգիա ՝ կորիզացման արգելքը հաղթահարելու համար: Հակիրճ, նրանք լուծմանը ներկայացրեցին շատ կարճ ուլտրաձայնային իմպուլսներ (≈ 1sec), երբ այն հասավ ցածր գերբեռնվածության մակարդակի `հակասոլիվացված գոլորշիների դիֆուզիոնով: Ուլտրաձայնային զարկերակը ներկայացվում է գերհագեցածության բարձր մակարդակներում, երբ կավիացիան առաջացնում է չափազանց մեծ կորիզացման դեպքեր և, հետևաբար, մանր բյուրեղների մեծ քանակությամբ աճ: Խոստումնալից, MAPbBr3 միոկլաստիկական ֆիլմերը աճում են տարբեր substrates մակերեսի վրա ցիկլային ուլտրաձայնային բուժումից մի քանի ժամվա ընթացքում:
Պերովսկիտի քվանտային կետերի ուլտրաձայնային սինթեզ
Չեն et al. (2017 թ.) Իրենց հետազոտական աշխատանքներում ներկայացնում են ուլտրաձայնային ճառագայթման տակ պերովսկի քվանտային կետերի (QD) պատրաստման արդյունավետ մեթոդ: Ուլտրաձայնացումը օգտագործվում է որպես մեխանիկական մեթոդ `պերովսկիտի քվանտային կետերի տեղումների արագացման համար: Պերովսկիտի քվանտային կետերի բյուրեղացման գործընթացը խստացվում և վերահսկվում է ուլտրաձայնային բուժման միջոցով, որի արդյունքում ստացվում են նանոկրիստալների ճշգրիտ հարմարեցված չափը: Պերովսկիտի քվանտային կետերի կառուցվածքի, մասնիկների չափի և ձևաբանության վերլուծությունը ցույց տվեց, որ ուլտրաձայնային բյուրեղացումը տալիս է ավելի փոքր մասնիկների չափեր և մասնիկների չափերի ավելի համաչափ բաշխում: Օգտագործելով ուլտրաձայնային (= սոնոքիմիական) սինթեզը, հնարավոր եղավ նաև արտադրել պերովսկիտ քվանտային կետեր ՝ տարբեր քիմիական կոմպոզիցիաներով: Պերովսկի բյուրեղներում այդ տարբեր կոմպոզիցիաները թույլ են տվել չկարողանալ արտանետել գագաթները և CH- ի կլանման եզրերը3նՀ3PbX3 (X = Cl, Br և I), ինչը հանգեցրեց չափազանց լայն գունային գամմայի:
Ուլտրաձայնային Դիսպերսիա
Նանո մասնիկների կախոցների ու թանաքների ուլտրաձայնացումը հուսալի տեխնիկա է `դրանք միատարր ցրելու համար նախքան նանո-կասեցումը կիրառեք այնպիսի նյութերի վրա, ինչպիսիք են ցանցերը կամ էլեկտրոդները: (տե՛ս Belchi et al. 2019; Pichler et al. 2018)
Ուլտրաձայնային ցրումը հեշտությամբ բռնում է բարձր կոշտ կոնցենտրացիաները (օրինակ ՝ մածուկներ) և նանո-մասնիկները բաժանում է մեկ-ցրված մասնիկների մեջ, որպեսզի ստացվի միասնական կախոց: Սա հավաստիացնում է, որ հետագա կիրառման դեպքում, երբ ենթաշերտը պատված է, ագլոմերատների նման ոչ մի կուտակում չի խանգարում ծածկույթի կատարմանը:
Ուլտրաձայնային ցրումը պատրաստում է միանվագ չափսի կասեցումներ. Կանաչ կոր – նախքան sonication- ը / Sonication- ից հետո կարմիր կորը
Ուլտրաձայնային պրոցեսորներ Պերովսկիտի տեղումների համար
Hielscher Ultrasonics- ը ձևավորում և արտադրում է բարձրորակ ուլտրաձայնային համակարգեր `բարձրորակ պերովսկի բյուրեղների սոնոքիմիական սինթեզի համար: Որպես շուկայի առաջատար և ուլտրաձայնային վերամշակման երկարամյա փորձ ունենալով ՝ Hielscher Ultrasonics- ը իր հաճախորդներին օգնում է առաջին իրագործելիության թեստից `օպտիմիզացման գործընթացին մինչև լայնածավալ արտադրության արդյունաբերական ուլտրաձայնային պրոցեսորների վերջնական տեղադրում: Առաջարկելով լիարժեք պորտֆոլիոն լաբորատոր և պահեստային ուլտրաձայնային պրոցեսորներից մինչև արդյունաբերական ուլտրաձայնային պրոցեսորներ, Hielscher- ը կարող է ձեզ առաջարկել իդեալական սարք ձեր նանոկրիսային պրոցեսի համար:
Hielscher- ի բոլոր ուլտրաձայնիչները բոլորն էլ ճշգրտորեն վերահսկելի են և կարելի է կարգավորել շատ ցածրից մինչև շատ բարձր ամպլիտուդներ: Ամպլիտուդը հիմնական գործոններից է, որը ազդում է ազդանշանային գործընթացների ազդեցության և կործանարարության վրա: Hielscher Ultrasonics’ ուլտրաձայնային պրոցեսորներն ապահովում են ամպլիտուդեսների բավականին լայն սպեկտր, որոնք ընդգրկում են շատ մեղմ և փափուկ մինչև շատ ինտենսիվ և կործանարար կիրառությունների շարք: Ընտրելով ճիշտ լայնության պարամետրը, ուժեղացուցիչը և սոնոտրոդը թույլ են տալիս պահանջել ուլտրաձայնային ազդեցություն ձեր հատուկ գործընթացի համար: Hielscher- ի հատուկ հոսքի բջիջների ռեակտորը տեղադրում է MPC48 – MultiPhaseCavitator (տես նկ. Ձախ) – թույլ է տալիս ներթափանցել երկրորդ փուլը 48 թնդանոթի միջոցով, որպես բարակ լարում դեպի խոռոչային տաք կետ, որտեղ բարձրորակ ուլտրաձայնային ալիքները ցրում են երկու փուլերը միատարր խառնուրդի մեջ: MultiPhaseCavitator- ը իդեալական է բյուրեղային սերմնացանի կետերը նախաձեռնելու և պերովսկի նանոկրիստալների տեղումների ռեակցիան վերահսկելու համար:
Hielscher արդյունաբերական ուլտրաձայնային պրոցեսորները կարող են մատուցել արտառոց բարձր ամպլիտուդներ: 24/7 շահագործման ընթացքում կարելի է հեշտությամբ շարունակաբար գործարկել մինչև 200 մկմ ամպլիտուդներ: Նույնիսկ ավելի բարձր ամպլիտուդների համար կան հարմարեցված ուլտրաձայնային սոնոտրոդներ: Hielscher- ի ուլտրաձայնային սարքավորումների կայունությունը թույլ է տալիս 24/7-ը շահագործել ծանր հերթապահություն և պահանջարկ ունեցող միջավայրում:
Մեր հաճախորդները գոհ են Hielscher Ultrasonic- ի համակարգերի հիանալի ամրությունից և հուսալիությունից: Ծանրաբեռնված կիրառման, պահանջկոտ միջավայրում և 24/7 շահագործման ոլորտներում տեղադրումը ապահովում է արդյունավետ և տնտեսական վերամշակում: Ուլտրաձայնային պրոցեսի ուժեղացումը նվազեցնում է վերամշակման ժամանակը և հասնում ավելի լավ արդյունքների, այսինքն `ավելի բարձր որակ, ավելի բարձր բերքատվություն, նորարարական արտադրանք:
Ստորեւ ներկայացված աղյուսակը ձեզ ցույց է տալիս մեր ultrasonicators- ի մոտավոր մշակման հզորությունը:
| խմբաքանակի Volume | Ծախսի Rate | Առաջարկվող սարքեր |
|---|---|---|
| 0.5-ից մինչեւ 1.5 մկ | na | VialTweeter- ը |
| 1-ից 500 մլ | 10-ից մինչեւ 200 մլ / վրկ | UP100H |
| 10-ից մինչեւ 2000 մլ | 20-ից 400 մլ / վրկ | Uf200 ः տ,, UP400St |
| 01-ից մինչեւ 20 լ | 02-ից 4 լ / րոպե | UIP2000hdT |
| 10-ից 100 լ | 2-ից 10 լ / րոպե | UIP4000hdT |
| na | 10-ից 100 լ / րոպե | UIP16000 |
| na | ավելի մեծ | Կլաստերի UIP16000 |
Կապ մեզ հետ | / Հարցրեք մեզ!
Բարձր հզորությամբ ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ ից Լաբորատորիա դեպի օդաչու եւ արդյունաբերական մասշտաբով,
Գրականություն / հղումներ
- 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.
Փաստեր Worth Իմանալով
Պերովսկիտ
Պերովսկիտը տերմին է, որը նկարագրում է հանքային պերովսկիտը (որը նաև հայտնի է որպես կալցիումի տիտանի օքսիդ կամ կալցիումի տիտանիատ, CaTiO քիմիական բանաձև)3), ինչպես նաև նյութի հատուկ կառուցվածքը: Նույն անվանման համաձայն, հանքային Պերովսկիտը պարունակում է պերովսկիտի կառուցվածքը:
Պերովսկիտի միացությունները կարող են առաջանալ խորանարդի, տետրագոնալ կամ օրթորխրոմային կառուցվածքում և ունեն քիմիական բանաձև ABX3. A- ն և B- ն կատիոններ են, մինչդեռ X- ը ներկայացնում է անիոն, որը կապում է երկուսին: Պերովսկիտի միացություններում Ա կատիոնը զգալիորեն մեծ է, քան B կատիոնը: Պերովսկի կառուցվածքով այլ հանքանյութեր են ՝ Լոպարիտը և Բրիդգմանիտը:
Պերովսկիները ունեն յուրահատուկ բյուրեղային կառուցվածք, և այս կառուցվածքում կարող են միավորվել տարբեր քիմիական տարրեր: Հատուկ բյուրեղային կառուցվածքի շնորհիվ պերովսկիտի մոլեկուլները կարող են ցուցադրել տարբեր արժեքավոր հատկություններ, ինչպիսիք են գերհաղորդականությունը, շատ բարձր մագնիտորեստրությունը և (կամ) ֆերոէլեկտրականությունը, որոնք այդ միացությունները խիստ հետաքրքիր են դարձնում արդյունաբերական կիրառությունների համար: Բացի այդ, մեծ թվով տարբեր տարրեր կարող են համատեղվել `կազմավորելով պերովսկի կառույցներ, ինչը հնարավորություն է տալիս համատեղել, ձևափոխել և ուժեղացնել որոշակի նյութական բնութագրեր: Հետազոտողները, գիտնականները և գործընթացների մշակողները օգտագործում են այդ տարբերակները `ընտրովի ձևավորելու և օպտիմալացնելու պերովսկի ֆիզիկական, օպտիկական և էլեկտրական բնութագրերը:
Դրանց օպտոէլեկտրոնային հատկությունները հիբրիդային պերովսկիտներին դարձնում են արեգակնային բջիջների կիրառման և պերովսկիտի արևային բջիջների իդեալական թեկնածուներ `հեռանկարային տեխնոլոգիա, որը կարող է օգնել մեծ քանակությամբ մաքուր, շրջակա միջավայրի համար էներգիա արտադրել:
Գրականության մեջ զեկուցված են մեկ-բյուրեղային պերովսկիտի միկրյա բյուրեղային պերովսկիտի կրիտիկական օպտոէլեկտրոնային պարամետրերը.
τs = 28 ns τb = 300 ns PL
1.3–4,3 մկմ × 1010MAPbI31.51 eV 820 nm67.2 (SCLC)
τs = 18 ns τբ = 570 ns PL
1.8–10.0 մկմ .1.4 × 1010MAPbI3850 nm164 ± 25 փոս շարժունակություն (SCLC) 105 անցքի շարժունակություն (դահլիճ) 24 ± 6.8 էլեկտրոն SCLC
82 ± 5 մկս TPV 95 ± 8 մկս դիմադրողական սպեկտրոսկոպիա (IS) 9 × 109 p175 ± 25 μm3.6 × 1010 34.5 × 10 անցքի համար10 electronMAPbI- ի համար31.53 eV 784 nm34 Սրահ
8,8 × 1011 P
1.8 × 109 համար անցքի 4.8 hole 1010 electronMAPbBr- ի համար31.53 eV 784 nm34 Սրահ
8,8 × 1011 P
1.8 × 109 համար անցքի 4.8 hole 1010 electronMAPbBr- ի համար32.24 eV 537 nm4.36 Դահլիճ
3,87 × 1012 P
2.6 × 1010 1.1 × 10 անցքի համար11 electronMAPbCl- ի համար32.24 eV 537 nm4.36 Դահլիճ
3,87 × 1012 P
2.6 × 1010 1.1 × 10 անցքի համար11 electronMAPbCl- ի համար32.97 eV 402 nm179 Սրահ
5.1 × 109 n
MAPbCl32.88 eV 440 nm42 ± 9 (SCLC) 2.7 × 10-8τs = 83 ns τբ = 662 ns PL4.0 × 109 p3.0–8.5 μm3.1 × 1010FAPbI- ն31.49 eV 870 nm40 ± 5 փոս շարժունակություն SCLC1.8 × 10-8
2,8 × 109
1,34 × 1010
| Նյութեր | Խմբի բացը կամ կլանման սկիզբը | Շարժունակություն [սմ2 Վ-1 ի-1[] | Իրականություն [Օ-1 սմ-1[] | Փոխադրողի կյանքի տևողությունը և մեթոդը | Փոխադրողի կոնցենտրացիան և տեսակը [սմ-3] (n կամ p) | Դիֆուզիոն երկարությունը | Ծուղակի խտություն [սմ-3[] |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| MAPbBr3 | 2.21 eV 570 նմ | 115 (TOF) 20-60 (Սրահ) 38 (SCLC) | τs = 41 ns τբ = 457 ns (PL) | 5 × 109 դեպի 5 × 1010 P | 3–17 մկմ | 5,8 × 109 |