超音波誘導および強化された反応は、多くの場合、従来の技術では調製できない光活性化材料の製造のためのファシリティ、正確に制御可能かつ汎用性の高い合成方法を提供します。
ペロブスカイト結晶の超音波結晶化と沈殿は、大量生産のための工業的規模でペロブスカイトナノ結晶を生成することを可能にする非常に効果的かつ経済的な技術です。

ペロブスカイトナノ結晶の超音波合成

有機無機鉛ハロビドペロブスカイトは、高光吸収、非常に長いキャリア寿命、キャリア拡散長、高キャリア移動度などの卓越した光電子特性を示し、ペロブスカイト化合物はソーラーパネル、LED、光検出器、レーザーなどの高性能用途に優れた機能性材料となっています。
超音波処理は、様々な有機反応を加速するための物理的な方法の一つです。結晶化プロセスは、超音波処理によって影響を受け、制御され、単結晶ペロブスカイトナノ粒子の制御可能なサイズ特性をもたらす。

CH 用 TEM イメージ₃nHの₃PbBr₃ (a)を用いたQDと(b)を用いて超音波処理を行わずに。

超音波ペロブスカイト合成の事例研究

研究は、超音波支援ペロブスカイト結晶成長のマニホールドタイプを行っています。一般に、ペロブスカイト結晶は、液体成長法で調製される。ペロブスカイト結晶を析出させるために、標的試料の溶解度は、前駆体溶液中でゆっくりと制御される。ペロブスカイトナノ結晶の超音波沈殿は、主に反溶媒焼入れに基づいています。

ペロブスカイトナノ結晶の超音波結晶化

Jang et al. (2016) は、ハロゲン化鉛ペロブスカイトナノ結晶の成功した超音波支援合成を報告する。超音波を使用して, APbX₃ A = CHの幅広い組成物を有するペロブスカイトナノ結晶₃nHの₃、Cs、または HN=CHNH₃ (ホルムアミジニウム)、およびX=Cl、Br、またはIが沈殿した。超音波処理は、前駆体(AXおよびPbX)の溶解プロセスを加速する₂)トルエン中、および溶解速度は、ナノ結晶の成長速度を決定する。その後、研究チームは、大面積のケイ素酸化物基板上の均一なサイズのナノ結晶を均一にスピンコーティングすることにより、高感度光検出器を作製しました。

CH3NH3PbBr3(a)および(b)を用いた超音波処理を行わずに粒度分布。
陳ら 2017

ペロブスカイトの超音波アシメトリカル結晶化

Peng et al. (2016) は、核形成障壁を克服するのに十分なエネルギーを提供することにより、異種核化を促進するキャビテーション誘発非対称結晶化(CTAC)に基づく新しい成長法を開発しました。簡単に言えば、彼らは解溶性蒸気拡散で低い過飽和レベルに達したときに、溶液に非常に短い超音波パルス(≥1秒)を導入しました。超音波パルスは、キャビテーションが過度の核形成イベントを引き起こし、したがって、小さな結晶の多くの成長を引き起こす高い過飽和レベルで導入されます。有望な, MAPbBr₃ 単結晶性フィルムは、環状超音波処理の数時間以内に様々な基板の表面に成長した。

ペロブスカイト量子ドットの超音波合成

Chen et al. (2017) 研究研究に存在し、超音波照射下でペロブスカイト量子ドット(QD)を調製する効率的な方法を研究している。超音波は、ペロブスカイト量子ドットの沈殿を加速するために機械的な方法として使用されます。ペロブスカイト量子ドットの結晶化プロセスは、超音波処理によって強化および制御され、ナノ結晶の正確に調整されたサイズをもたらす。ペロブスカイト量子ドットの構造、粒子サイズおよび形態の分析は、超音波結晶がより小さい粒子サイズおよびより均一な粒度分布を与える示した。超音波(=ソノケミカル)合成を用いて、異なる化学組成を有するペロブスカイト量子ドットを生成することも可能であった。ペロブスカイト結晶中のこれらの異なる組成物は、CHのピークおよび吸着エッジの放出を不可能にすることができた₃nHの₃Pbx₃ (X = Cl、Br、I)を使用すると、非常に広い色域が表示されます。

超音波分散

ナノ粒子懸濁液およびインクの超音波処理は、グリッドや電極などの基板にナノサスペンションを適用する前に均一にそれらを分散させる信頼性の高い技術です。(cf. Belchi et al. 2019;ピヒラーら 2018)
超音波分散液は、高い固体濃度(例えばペースト)を容易に処理し、均一な懸濁液が生成されるように単分散粒子にナノ粒子を分配する。これは、その後の用途において、基板が被覆されるとき、凝集体などの凝集がコーティングの性能を損なわないことを保証する。

超音波分散は均一なナノサイズの懸濁液を準備する:緑のカーブ – 超音波処理の前に / 超音波処理後の赤い曲線

ペロブスカイト沈殿のための超音波プロセッサ

ヒールシャー超音波は、高品質のペロブスカイト結晶のソノケミカル合成のための高性能超音波システムを設計し、製造しています。市場のリーダーとして、超音波処理の長年の経験を持つヒールシャー超音波は、大規模な生産のための産業超音波プロセッサの最終的なインストールに最適化を処理する最初の実現可能性テストから顧客を支援します。ラボとベンチトップ超音波装置から産業用超音波プロセッサまで、完全なポートフォリオを提供し、ヒールシャーはあなたのナノ結晶プロセスのための理想的なデバイスをお勧めします。
すべてのヒールシャー超音波装置は正確に制御可能であり、非常に低い振幅から非常に高い振幅に調整することができます。振幅は、超音波処理プロセスの影響と破壊に影響を与える主な要因の一つです。ヒールシャー超音波’ 超音波プロセッサは、非常に穏やかで柔らかいの範囲をカバーする振幅の非常に広いスペクトルを提供し、非常に強烈で破壊的なアプリケーションに。右の振幅設定、ブースターとソトロードを選択すると、特定のプロセスに必要な超音波インパクトを設定することができます。ヒールシャーの特殊フローセル原子炉挿入MPC48 – マルチフェイズカビター(写真左参照) – 48カニューレを介して第2相をキャビテーションホットスポットに注入し、そこで高性能超音波が2つの相を均質な混合物に分散させる。MultiPhaseCavitatorは結晶播種点を開始し、ペロブスカイトナノ結晶の沈殿反応を制御するのに理想的である。
ヒールシャー工業用超音波プロセッサは、非常に高い振幅を提供することができます。最大200μmの振幅は、24時間365日の動作で簡単に連続的に実行できます。さらに高い振幅のために、カスタマイズされた超音波ソトロードが利用可能です。ヒールシャーの超音波装置の堅牢性は、頑丈で厳しい環境で24時間365日の動作を可能にします。
当社のお客様は、ヒールシャー超音波のシステムの優れた堅牢性と信頼性に満足しています。頑丈な適用、要求の厳しい環境および24/7操作の分野の取付けは有効で、経済的な処理を保障する。超音波プロセスの強化は、処理時間を短縮し、より良い結果、すなわち、より高品質、より高い収率、革新的な製品を達成します。
下の表は私達のultrasonicatorsのおおよその処理能力の目安を与えます：