Sintesis perovskite oleh Ultrasonication

Reaksi yang diinduksi dan ditingkatkan secara ultrasonik menawarkan metode sintesis yang dapat dikontrol secara tepat dan serbaguna untuk produksi bahan yang diaktifkan cahaya, yang seringkali tidak bisa disiapkan dengan teknik konvensional.
Kristalisasi ultrasonik dan pengendapan kristal perovskit adalah teknik yang sangat efektif dan ekonomis, yang memungkinkan untuk menghasilkan nanocrystals perovskit pada skala industri untuk produksi massal.

Ultrasonic sintesis Nanocrystals Perovskite

Organik-anorganik timbal Halida perovskites menunjukkan sifat Optoelektronik yang luar biasa seperti penyerapan cahaya tinggi, panjang pembawa yang sangat lama, panjang difusi pembawa, dan mobilitas pembawa tinggi, yang membuat senyawa perovskit menjadi bahan fungsional yang unggul untuk aplikasi kinerja tinggi di panel surya, LED, Photodetector, laser, dll.
Ultrasonication adalah salah satu metode fisik untuk mempercepat berbagai reaksi organik. Proses kristalisasi dipengaruhi dan dikendalikan oleh perlakuan ultrasonik, menghasilkan sifat ukuran terkontrol dari nanopartikel tunggal-kristal perovskit.

TEM gambar untuk CH₃NH₃Oleh PbBr₃ QDs (a) dengan dan (b) tanpa perawatan ultrasonik.

Studi kasus Ultrasonic Perovskite sintesis

Penelitian telah dilakukan manifold jenis pertumbuhan kristal perovskit ultrasonically dibantu. Secara umum, kristal perovskit disiapkan dengan metode pertumbuhan cairan. Dalam rangka untuk diendapkan kristal perovskit, kelarutan sampel target perlahan-lahan dan dikendalikan dikurangi dalam larutan prekursor. Ultrasonik curah hujan Nano kristal perovskit terutama didasarkan pada quenching antipelarut.

Ultrasonik kristalisasi dari Nanocrystals Perovskite

Jang et al. (2016) melaporkan sintesis ultrasonically membantu sukses dari timbal Halida perovskit nanocrystals. Menggunakan ultrasound, APbX₃ nanocrystals perovskit dengan berbagai komposisi, di mana a = ch₃NH₃, CS, atau HN = CHNH₃ (formamidinium), dan X = CL, br, atau I, yang diendapi. Ultrasonication mempercepat proses pelarutan prekursor (AX dan PbX₂) di toluena, dan tingkat pembubaran menentukan tingkat pertumbuhan nanocrystals. Selanjutnya, tim peneliti mengarang Photodetector sensitivitas tinggi dengan homogenously spin coating ukuran seragam nanocrystals pada area besar Substrat silikon oksida.

Distribusi ukuran partikel CH3NH3PbBr3 (a) dengan dan (b) tanpa perlakuan ultrasonik.
Chen et al. 2017

Ultrasonik yang asimetris kristalisasi dari Perovskite

Peng et al. (2016) mengembangkan metoda pertumbuhan baru berdasarkan kavitasi asimetris yang dipicu (CTAC), yang mempromosikan nukksasi heterogen dengan menyediakan energi yang cukup untuk mengatasi penghalang nuklisasi. Secara singkat, mereka memperkenalkan denyut ultrasonik yang sangat singkat (≈ 1sec) ke larutan ketika mencapai tingkat supersaturasi rendah dengan difusi uap antipelarut. Pulsa ultrasonik diperkenalkan pada tingkat supersaturasi tinggi, di mana kavitasi memicu peristiwa nukpennya yang berlebihan dan oleh karena itu pertumbuhan dari kebanyakan kristal kecil. Promisingly, MAPbBr₃ film monocrystalline tumbuh di permukaan berbagai substrat dalam beberapa jam dari pengobatan ultrasonication siklik.

Ultrasonic sintesis Perovskite Quantum dots

Chen et al. (2017) hadir dalam penelitian mereka bekerja metode yang efisien untuk menyiapkan titik kuantum perovskit (Qds) di bawah iradiasi ultrasonik. Ultrasonication digunakan sebagai metode mekanis untuk mempercepat pengendapan titik kuantum perovskit. Proses kristalisasi titik kuantum perovskit diintensifkan dan dikendalikan oleh perlakuan ultrasonik, menghasilkan ukuran yang disesuaikan secara tepat dari nanocrystals. Analisis struktur, ukuran partikel dan morfologi titik kuantum perovskit menunjukkan bahwa kristalisasi ultrasonik memberikan ukuran partikel yang lebih kecil dan distribusi ukuran partikel yang lebih seragam. Menggunakan sintesis ultrasonik (= sonochemical), itu juga mungkin untuk menghasilkan titik kuantum perovskit dengan komposisi kimia yang berbeda. Mereka komposisi yang berbeda dalam kristal perovskit diperbolehkan untuk tidak dapat emisi puncak dan tepi adsorpsi dari ch₃NH₃Pbx₃ (X = CL, br dan I), yang mengarah ke gamut warna yang sangat luas.

Dispersi Ultrasonik

Ultrasonication suspensi partikel nano dan tinta adalah teknik yang dapat diandalkan untuk membubarkan mereka secara homogen sebelum menerapkan suspensi Nano pada substrat seperti grid atau elektrode. (rujuk Belchi et al. 2019; Pichler et al. 2018)
Dispersi ultrasonik dengan mudah menangani konsentrasi padat tinggi (misalnya pasta) dan mendistribusikan partikel nano ke partikel tunggal yang tersebar sehingga suspensi seragam diproduksi. Hal ini menjamin bahwa dalam aplikasi berikutnya, ketika substrat dilapisi, tidak menggumpal seperti agglomerates mengganggu kinerja lapisan.

Dispersi ultrasonik menyiapkan suspensi berukuran nano seragam: kurva hijau – sebelum sonikasi/kurva merah setelah sonikasi

Ultrasonic prosesor untuk Perovskite presipitasi

Hielscher Ultrasonics merancang dan memproduksi sistem ultrasonik berkinerja tinggi untuk sintesis sonokimia dari kristal perovskit berkualitas tinggi. Sebagai pemimpin pasar dan dengan pengalaman lama dalam pengolahan ultrasonik, Hielscher Ultrasonics membantu pelanggannya dari tes kelayakan pertama untuk memproses optimasi untuk instalasi akhir prosesor ultrasonik industri untuk produksi skala besar. Menawarkan portofolio lengkap dari laboratorium dan Bench-Top ultrasonicators hingga prosesor ultrasonik industri, Hielscher dapat merekomendasikan Anda perangkat yang ideal untuk proses nanocrystal Anda.
Semua ultrasonicators Hielscher justru dikontrol dan dapat disetel dari sangat rendah ke amplitudo sangat tinggi. Amplitudo adalah salah satu faktor utama yang mempengaruhi dampak dan destrucaktifan proses sonikasi. Hielscher Ultrasonics’ ultrasonik prosesor memberikan spektrum yang sangat luas amplitudo yang meliputi berbagai sangat ringan dan lembut untuk aplikasi yang sangat intens dan destruktif. Memilih pengaturan amplitudo yang tepat, booster dan sonotrode memungkinkan untuk mengatur dampak ultrasonik yang diperlukan untuk proses spesifik Anda. Aliran sel khusus Hielscher memasukkan MPC48 – MultiPhaseCavitator (lihat pic. kiri) – memungkinkan untuk menyuntikkan fase kedua melalui 48 cannulas sebagai strain tipis ke dalam cavitational Hot-Spot, di mana gelombang ultrasound kinerja tinggi membubarkan dua fase ke dalam campuran homogen. Multiphasecavitator sangat ideal untuk memulai titik penyemaian kristal dan untuk mengontrol reaksi curah hujan nanocrystals perovskit.
Hielscher prosesor ultrasonik industri dapat memberikan amplitudo yang luar biasa tinggi. Amplitudo hingga 200 μm dapat dengan mudah terus berjalan di 24/7 operasi. Untuk amplitudo yang lebih tinggi, sonotrodes ultrasonik yang disesuaikan tersedia. Kekokohan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan untuk 24/7 operasi pada tugas berat dan dalam lingkungan menuntut.
Pelanggan kami puas dengan ketangguhan yang luar biasa dan keandalan sistem Hielscher Ultrasonic. Instalasi di bidang aplikasi Heavy-Duty, menuntut lingkungan dan operasi 24/7 memastikan pemrosesan yang efisien dan ekonomis. Proses intensifikasi ultrasonik mengurangi waktu pemrosesan dan mencapai hasil yang lebih baik, yaitu kualitas yang lebih tinggi, produktivitas yang lebih tinggi, produk inovatif.
Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami: