Technologia ultradźwiękowa firmy Hielscher

Synteza nadtlenkowa za pomocą ultrasonografii

Reakcje wywołane ultradźwiękami i zintensyfikowane oferują łatwą, precyzyjnie sterowalną i wszechstronną metodę syntezy do produkcji materiałów aktywowanych światłem, które często nie mogą być przygotowane przy pomocy konwencjonalnych technik.
Ultradźwiękowa krystalizacja i wytrącanie kryształów perowskitu jest bardzo skuteczną i ekonomiczną techniką, która pozwala na produkcję nanokryształów perowskitu na skalę przemysłową do produkcji masowej.

Ultradźwiękowa synteza nanokryształów nadwiślańskich

Organiczno-nieorganiczne halogenki ołowiu perowskitów wykazują wyjątkowe właściwości optoelektroniczne, takie jak wysoka absorpcja światła, bardzo długa żywotność nośnika, długość dyfuzji nośnika i duża mobilność nośnika, co sprawia, że związki perowskitów są doskonałym materiałem funkcjonalnym do wysokowydajnych zastosowań w panelach słonecznych, diodach LED, fotodetektorach, laserach itp.
Ultrasonizacja jest jedną z fizycznych metod przyspieszania różnych reakcji organicznych. Na proces krystalizacji ma wpływ i jest kontrolowany przez obróbkę ultradźwiękową, dzięki czemu możliwe jest kontrolowanie właściwości jednokrystalicznych nanocząstek perowskitów.

Obraz TEM ultrasonicznie syntetyzowanych nanokryształów perowskitów

Zdjęcia TEM dla CH3nH3PbBr3 QD (a) z i (b) bez leczenia ultradźwiękowego.

UIP2000hdT - wysokowydajny ultrasonikator o mocy 2000W do przemysłowego mielenia nano-cząsteczek.

UIP2000hdT z reaktorem z komorą ciśnieniową

Zapytanie o informacje




Zwróć uwagę na nasze Polityka prywatności.


Studia przypadków ultrasonicznej syntezy nadtlenkowej

W ramach badań przeprowadzono wiele rodzajów ultradźwiękowo wspomaganego wzrostu kryształu perowskitu. Ogólnie rzecz biorąc, kryształy perowskitu są przygotowywane przy użyciu ciekłej metody wzrostu. W celu wytrącenia kryształów perowskitu, rozpuszczalność próbek docelowych jest powoli zmniejszana i kontrolowana w roztworze prekursora. Ultradźwiękowe wytrącanie się nanokryształów perowskitów opiera się głównie na hartowaniu antyrozpuszczalnikowym.

Ultradźwiękowa krystalizacja nanokryształów nadorowskitów

Jang i in. (2016) informują o udanej, wspomaganej ultradźwiękowo syntezie nanokryształów perowskitów halogenku ołowiu. Za pomocą ultradźwięków, APbX3 nanokryształy perowskitowe o szerokim zakresie składu, gdzie A = CH3nH3, Cs, lub HN=CHNH3 (formamidynium), a X = Cl, Br, lub I, zostały wytrącone. Ultrasonizacja przyspiesza proces rozpuszczania prekursorów (AX i PbX2) w toluenie, a szybkość rozpuszczania decyduje o szybkości wzrostu nanokryształów. Następnie zespół badawczy wyprodukował fotodetektory o wysokiej czułości poprzez jednorodne wirowanie powłoki o jednolitym rozmiarze nanokryształów na wielkopowierzchniowych podłożach z tlenku krzemu.

Ultradźwiękowy rozkład kryształów perowskitu

Rozkłady wielkości cząsteczek CH3NH3PbBr3 a) z i b) bez leczenia ultradźwiękowego.
Chen i in. 2017

Ultrasonograficzna asymetryczna krystalizacja nadtlenku perowskitu

Peng et al. (2016) opracował nową metodę wzrostu opartą na kawitacyjno-wyzwalanej asymetrycznej krystalizacji (CTAC), która promuje niejednorodne zarodkowanie poprzez dostarczenie wystarczającej ilości energii do pokonania bariery zarodkowania. Krótko mówiąc, wprowadzili bardzo krótkie impulsy ultradźwiękowe (≈ 1sec) do roztworu, gdy osiągnął on niski poziom przesycenia z antyrozpuszczalnikową dyfuzją pary. Puls ultradźwiękowy jest wprowadzany przy wysokich poziomach przesycenia, gdzie kawitacja wyzwala nadmierne zdarzenia zarodkowania i tym samym wzrost mnóstwa maleńkich kryształków. Obiecująco, MAPbBr3 błony monokrystaliczne rosły na powierzchni różnych podłoży w ciągu kilku godzin po cyklicznym zabiegu ultrasonograficznym.

Ultradźwiękowa synteza nadtlenkowych kropek kwantowych (Perovskite Quantum Dots)

Chen i in. (2017) prezentują w swoich pracach badawczych skuteczną metodę przygotowania perowskitowych kropek kwantowych (QD) pod wpływem promieniowania ultradźwiękowego. Ultradźwięki są stosowane jako metoda mechaniczna w celu przyspieszenia wytrącania się perowskitowych kropek kwantowych (QD). Proces krystalizacji perowskitowych kropek kwantowych jest intensyfikowany i kontrolowany przez obróbkę ultradźwiękową, w wyniku której otrzymuje się precyzyjnie dopasowane rozmiary nanokryształów. Analiza struktury, wielkości cząstek i morfologii perowskitowych kropek kwantowych wykazała, że krystalizacja ultradźwiękowa daje mniejsze rozmiary cząstek i bardziej równomierny rozkład wielkości cząstek. Za pomocą syntezy ultradźwiękowej (= sonochemicznej) możliwe było również otrzymanie perowskitowych kropek kwantowych o różnych składach chemicznych. Te różne kompozycje w kryształach perowskitów pozwoliły na uzyskanie niemożliwych pików emisji i krawędzi adsorpcji CH3nH3PbX3 (X = Cl, Br i I), co doprowadziło do niezwykle szerokiej gamy kolorów.

ultradźwiękowy Dispersion

Ultrasonizacja nanocząsteczek zawiesin i atramentów jest niezawodną techniką pozwalającą na jednorodne ich rozproszenie przed nałożeniem nano zawiesiny na podłoża takie jak siatki lub elektrody. (por. Belchi i in. 2019; Pichler i in. 2018)
Dyspersja ultradźwiękowa z łatwością radzi sobie z wysokimi stężeniami ciał stałych (np. past) i rozprowadza nanocząsteczki na pojedyncze rozproszone cząstki, dzięki czemu powstaje jednorodna zawiesina. Gwarantuje to, że podczas późniejszej aplikacji, gdy podłoże jest powlekane, żadne zbrylenie, takie jak aglomeraty, nie pogorszy wydajności powłoki.

Hielscher Ultrasonics dostarcza wydajne dyspergatory ultradźwiękowe do przygotowywania jednorodnej nanocząsteczkowej zawiesiny, np. do produkcji baterii litowych.

Dyspersja ultradźwiękowa przygotowuje jednolite nano-wysokościowe zawiesiny: zielona krzywa – przed syrenacją / czerwona krzywa za syrenacją

Procesory ultradźwiękowe do opadów nadtlenku węgla

Hielscher Ultrasonics projektuje i produkuje wysokowydajne systemy ultradźwiękowe do syntezy sonochemicznej wysokiej jakości kryształów perowskitu. Jako lider rynku i z wieloletnim doświadczeniem w dziedzinie obróbki ultradźwiękowej, firma Hielscher Ultrasonics pomaga swoim klientom od pierwszego testu wykonalności, poprzez optymalizację procesu, aż do ostatecznej instalacji przemysłowych procesorów ultradźwiękowych do produkcji na dużą skalę. Oferując pełne portfolio od laboratoryjnych i stołowych ultrasonografów po przemysłowe procesory ultradźwiękowe, firma Hielscher może polecić Państwu idealne urządzenie do procesów nanokrystalicznych.
FC100L1K-1S z InsertMPC48Wszystkie ultradźwięki firmy Hielscher są precyzyjnie regulowane i mogą być strojone od bardzo niskich do bardzo wysokich amplitud. Amplituda jest jednym z głównych czynników wpływających na wpływ i destrukcyjność procesów sonicznych. Hielscher Ultrasonics’ Procesory ultradźwiękowe zapewniają bardzo szerokie spektrum amplitud, obejmujące zakres od bardzo łagodnych i miękkich do bardzo intensywnych i destrukcyjnych zastosowań. Wybór odpowiedniego ustawienia amplitudy, booster i sonotrode pozwala na ustawienie wymaganego wpływu ultradźwięków dla danego procesu. Wkładka do specjalnego reaktora przepływowego Hielschera MPC48 – MultiPhaseCavitator (patrz zdjęcie po lewej) – pozwala na wstrzyknięcie drugiej fazy przez 48 kaniul jako cienkiego szczepu do kawitacyjnego hot-spotu, gdzie wysokosprawne fale ultradźwiękowe rozpraszają obie fazy na jednorodną mieszaninę. Kawitator MultiPhaseCavitator jest idealny do inicjowania punktów zasiewu kryształów i kontrolowania reakcji wytrącania się nanokryształów perowskitów.
Przemysłowe procesory ultradźwiękowe firmy Hielscher mogą osiągać wyjątkowo wysokie amplitudy. Amplitudy do 200µm można z łatwością pracować w trybie ciągłym w trybie 24/7. Dla jeszcze większych amplitud dostępne są indywidualne sondy ultradźwiękowe. Wytrzymałość sprzętu ultradźwiękowego firmy Hielscher pozwala na pracę w trybie 24/7 w trudnych warunkach pracy i w wymagającym otoczeniu.
Nasi klienci są zadowoleni z wyjątkowej wytrzymałości i niezawodności systemów Hielscher Ultrasonic. Instalacja w trudnych warunkach pracy, w wymagających środowiskach i w trybie 24/7 zapewnia wydajne i ekonomiczne przetwarzanie danych. Intensyfikacja procesu ultradźwiękowego skraca czas przetwarzania i pozwala uzyskać lepsze wyniki, tj. wyższą jakość, wyższą wydajność, innowacyjne produkty.
Poniższa tabela daje wskazanie przybliżonej mocy przerobowych naszych ultrasonicators:

Wielkość partii natężenie przepływu Polecane urządzenia
0.5-1,5 mL b.d. VialTweeter
1 do 500mL 10-200mL/min UP100H
10 do 2000mL 20-400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 do 20L 0.2 do 4L/min UIP2000hdT
10-100L 2 do 10L/min UIP4000hdT
b.d. 10-100L/min UIP16000
b.d. większe klaster UIP16000

Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!

Poproś o więcej informacji

Skorzystaj z formularza poniżej, jeśli chcesz zażądać dodatkowych informacji na temat ultradźwiękowej homogenizacji. Chętnie zaoferujemy Państwu system ultradźwiękowy, spełniający Państwa wymagań.









Proszę zwrócić uwagę na nasze Polityka prywatności.


Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe do dyspersji, emulsyfikacji i ekstrakcji komórkowej.

Wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od laboratorium do pilotażowy i skala przemysłowa.

Literatura / Referencje



Fakty Warto wiedzieć

Perovskite

Nadlewskit jest terminem określającym minerał Nadlewskit (znany również jako tlenek tytanu wapnia lub tytanian wapnia, wzór chemiczny CaTiO3), jak również specyficzną strukturę materiału. Zgodnie z tą samą nazwą, minerał Perovskite ma strukturę perowskitową.
Związki naderowskitowe mogą występować w strukturze sześciennej, tetragonalnej lub ortohombicznej i mają wzór chemiczny ABX3. A i B są kationami, podczas gdy X reprezentuje anion, który łączy się z obydwoma. W związkach perowskitów kation A jest znacznie większy od kationu B. Inne minerały o strukturze perowskitowej to Loparyt i Bridgmanit.
Nadlewskity mają unikalną strukturę krystaliczną i w tej strukturze można łączyć różne pierwiastki chemiczne. Dzięki specjalnej strukturze krystalicznej, cząsteczki perowskitu mogą wykazywać różne cenne właściwości, takie jak nadprzewodność, bardzo wysoka magnetooporność i/lub żelazooporność, które czynią te związki bardzo interesującymi dla zastosowań przemysłowych. Ponadto wiele różnych elementów można łączyć razem, tworząc struktury perowskitowe, co umożliwia łączenie, modyfikowanie i intensyfikowanie niektórych właściwości materiału. Badacze, naukowcy i twórcy procesów wykorzystują te opcje do selektywnego projektowania i optymalizacji właściwości fizycznych, optycznych i elektrycznych perowskitów.
Ich właściwości optoelektroniczne czynią hybrydowe perowskity idealnymi kandydatami do zastosowań w ogniwach słonecznych, a perowskitowe ogniwa słoneczne są obiecującą technologią, która może pomóc w produkcji dużych ilości czystej, przyjaznej dla środowiska energii.
Krytyczne parametry optoelektroniczne jednokrystalicznego perowskitu opisywane w literaturze:

MAPbI31,51 eV 821 nm2,5 (SCLC)10-8τs = 22 ns τb = 1032 ns PL2 × 10102-8 µm3.3 × 1010MAPbBr32,18 eV 574 nm24 (SCLC)
τs = 28 ns τb = 300 ns PL
1,3-4,3 µm3 × 1010MAPbI31,51 eV 820 nm67,2 (SCLC)
τs = 18 ns τb = 570 ns PL
1,8-10,0 µm1,4 × 1010MAPbI3850 nm164 ± 25 Ruchliwość otworu (SCLC) 105 Ruchliwość otworu (Hall) 24 ± 6,8 elektronów SCLC
82 ± 5 µs TPV 95 ± 8 µs spektroskopia impedancyjna (IS)9 × 109 p175 ± 25 µm3.6 × 1010 dla otworu 34,5 × 1010 dla elektronMAPbI31,53 eV 784 nm34 Hala

8.8 × 1011 P
1,8 × 109 dla otworu 4,8 × 1010 dla elektronMAPbBr31,53 eV 784 nm34 Hala

8.8 × 1011 P
1,8 × 109 dla otworu 4,8 × 1010 dla elektronMAPbBr32,24 eV 537 nm4,36 Hala

3.87 × 1012 P
2.6 × 1010 dla otworu 1,1 × 1011 dla elektronMAPbCl32,24 eV 537 nm4,36 Hala

3.87 × 1012 P
2.6 × 1010 dla otworu 1,1 × 1011 dla elektronMAPbCl32,97 eV 402 nm179 Hala

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 × 1010FAPbI31,49 eV 870 nm40 ± 5 Ruchliwość otworu SCLC1,8 × 10-8
2.8 × 109
1.34 × 1010

Materiały Luka w taśmie lub początek absorpcji Mobilność [cm2 V-1 S-1] Przewodność [Ω-1 cm-1] Żywotność przewoźnika i metoda Stężenie i typ nośnika [cm-3] (n lub p) Długość dyfuzji Gęstość pułapki [cm-3]
MAPbBr3 2,21 eV 570 nm 115 (TOF) 20-60 (Hall) 38 (SCLC) τs = 41 ns τb = 457 ns (PL) 5 × 109 do 5 × 1010 P 3-17 µm 5.8 × 109