ヒールシャー超音波技術

超音波処理によるペロブスカイト合成

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。

超音波合成ペロブスカイトナノ結晶のTEM像

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。

UIP2000hdT - ナノ粒子の工業用粉砕のための2000W高性能超音波装置。

UIP2000hdT 加圧可能な流れ細胞の反応器と

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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。

超音波ペロブスカイト結晶分布

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。

ヒールシャー超音波は、例えばリチウム電池の生産のために、均質なナノ粒子懸濁液を調製するために強力な超音波分散機を供給します

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。
InsertMPC48とFC100L1K-1S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:

バッチ容量 流量 推奨デバイス
01.5mlの0.5へ N.A。 VialTweeter
500mLの1〜 200mL /分で10 UP100H
2000mlの10〜 20 400mLの/分 Uf200ःトンUP400St
00.1 20Lへ 04L /分の0.2 UIP2000hdT
100Lへ10 10L /分で2 UIP4000hdT
N.A。 10 100L /分 UIP16000
N.A。 大きな のクラスタ UIP16000

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ヒールシャー超音波は、分散、乳化および細胞抽出のための高性能超音波ホモジナイザーを製造しています。

から高出力超音波ホモジナイザー ラボパイロット そして 産業規模

文学/参考文献



知る価値のある事実

ペロブスカイト

ペロブスカイトは、ミネラルペロブスカイト(酸化チタンまたはチタン酸カルシウムとも呼ばれる、化学式CaTiO)を記述する用語です3)だけでなく、特定の材料構造。同じ名前に従って、ミネラルペロブスカイトはペロブスカイト構造を特徴とする。
ペロブスカイト化合物は、立方体、四角形またはオルソホンビック構造で発生し、化学式ABXを有することができる3.A と B はカチオンであり、X は両方に結合するアニオンを表します。ペロブスカイト化合物では、AカチカチはBカチネーションよりも有意に大きい。ペロブスカイト構造を持つ他の鉱物は、ロパライトとブリッジマナイトです。
ペロブスカイトは独特な結晶構造を有し、この構造では様々な化学元素を組み合わせることができる。特殊な結晶構造により、ペロブスカイト分子は、超伝導、非常に高い磁気抵抗、および/またはフェロエレクトリックなどの様々な貴重な特性を示すことができ、これらの化合物は産業用途にとって非常に興味深いものになります。さらに、多数の異なる要素を組み合わせてペロブスカイト構造を形成し、特定の材料特性を組み合わせ、修正し、強化することができます。研究者、科学者、プロセス開発者は、これらのオプションを使用して、ペロブスカイトの物理的、光学的、電気的特性を選択的に設計および最適化します。
彼らの光電子特性は、ハイブリッドペロブスカイトを太陽電池アプリケーションの理想的な候補とペロブスカイト太陽電池を作り、多量のクリーンで環境に優しいエネルギーを生成するのに役立つ可能性のある有望な技術です。
文献で報告された単結晶ペロブスカイトの重要な光電子パラメータ:

MAPbI31.51 eV 821 nm2.5 (SCLC)10-8τs = 22 ns τB = 1032 ns PL2 × 1010歳2~8 μm3.3 × 1010歳MAPbBr32.18 eV 574 nm24 (SCLC)
ƒs = 28 ns ƒb = 300 ns PL
1.3~4.3 μm3 × 1010歳MAPbI31.51 eV 820 nm67.2 (SCLC)
ƒs = 18 ns ƒB = 570 ns PL
1.8~10.0 μm1.4 × 1010歳MAPbI3850 nm164 ± 25 ホールモビリティ (SCLC) 105 ホールモビリティ (ホール) 24 ± 6.8 電子 SCLC
82 ± 5 μs TPV 95 ± 8 μs インピーダンス分光法(IS)9×109 p175 ± 25 μm3.6 × 1010歳 穴用 34.5 × 1010歳 電子用MAPbI31.53 eV 784 nm34 ホール

8.8×1011歳 P
穴4.8 ×10のための1.8 ×10910歳 電子MAPbBr用31.53 eV 784 nm34 ホール

8.8×1011歳 P
穴4.8 ×10のための1.8 ×10910歳 電子MAPbBr用32.24 eV 537 nm4.36 ホール

3.87×1012歳 P
2.6×1010歳 穴1.1 × 10用11歳 電子MAPbCl用32.24 eV 537 nm4.36 ホール

3.87×1012歳 P
2.6×1010歳 穴1.1 × 10用11歳 電子MAPbCl用32.97 eV 402 nm179ホール

5.1×109 n個

MAPbCl32.88 eV 440 nm42 ± 9 (SCLC)2.7 × 10-8ƒs = 83 ns ƒB = 662 ns PL4.0 × 109 p3.0~8.5 μm3.1 × 1010歳FAPbI31.49 eV 870 nm40 ± 5 ホールモビリティ SCLC1.8 × 10-8
2.8×109
1.34×1010歳

材料 バンドギャップまたは吸収の発症 モビリティ [cm]2 V-1 S-1] 導電率 [Ω]-1 Cm-1] キャリアの寿命と方法 キャリア濃度とタイプ [cm]-3] (n または p) 拡散長さ トラップ密度 [cm]-3]
MAPbBr3 2.21 eV 570 nm 115 (TOF) 20-60 (ホール) 38 (SCLC) ƒs = 41 ns ƒB = 457 ns (PL) 5×109 5×10まで10歳 P 3~17μm 5.8×109