Perovskite sintezo, ki jih Ultrasonication
Ultrazvočno inducirane in okrepljene reakcije ponujajo facile, natančno nadzorovano in vsestranski sintezni metodi za proizvodnjo svetlobnih materialov, ki jih pogosto ni mogoče pripraviti s konvencionalnimi tehnikami.
Ultrazvočni kristalizacija in obarjanje perovskitov kristali je zelo učinkovita in ekonomična tehnika, ki omogoča, da proizvajajo perovskite nanocrystals na industrijski lestvici za množično proizvodnjo.
Ultrazvočni sinteza Perovskite nanocrystals
Organic – anorganske svinca halid perovskites kažejo izjemne Optoelektronski lastnosti, kot so visoka absorpcija svetlobe, zelo dolgo časa prevoznik življenjska doba, dolžina difuzije operaterja, in visoko mobilnost prevoznika, zaradi česar perovskite spojine vrhunsko funkcionalno gradivo za visoko zmogljivih aplikacij v sončnih plošč, LED, photodetectors, laserji, itd.
Ultrasonication je eden od fizičnih metod za pospeševanje različnih organskih reakcij. Proces kristalizacije vpliva in nadzoruje ultrazvočni postopek, kar ima za posledico nadzorovano velikost lastnosti enega kristalnega perovskitnega nanodelcev.
TEM slike za CH3Nh3(PbBr)3 QDs (a) z in (b) brez ultrazvočnega zdravljenja.
UIP2000hdT z reaktorjem s tlakom pretočne celice
Študije primerov ultrazvočne Perovskite sinteze
Raziskave je izvedla Mnogovrstni vrste ultrazvočno pomaga perovskite kristalno rast. Na splošno, perovskite kristali so pripravljeni z metodo tekoče rasti. Da bi oborili perovskitne kristale, je topnost ciljnih vzorcev počasi in kontrolirana v raztopini predhodnika. Ultrazvočni obarjanje perovskite nano kristali je v glavnem temelji na antitopila dušenje.
Ultrazvočni kristalizacija Perovskite nanocrystals
Jang et al. (2016) poročilo uspešno ultrazvočno podprto sintezo svinca halid perovskite nanocrystals. Uporaba ultrazvoka, APbX3 perovskite nanocrystals s široko paleto skladb, kjer je = CH3Nh3, Cs, ali HN = CHNH3 (formamidinium) in X = cl, br ali I, so bili oborjeni. Ultrasonication pospešuje raztapljanje procesa predhodnih sestavin (AX in PbX2) v toluenu in stopnja raztapljanja določa stopnjo rasti nanokristalov. Nato raziskovalna ekipa, izdelana z visoko občutljivost photodetectors z homogeno spin premaz enotne velikosti nanocrystals na velikih površin silicijevega oksida substratov.
Porazdelitev velikosti delcev CH3NH3PbBr3 (a) z in (b) brez ultrazvočnega zdravljenja.
Chen et al. 2017
Ultrazvočni Asinmetrični kristalizacija Perovskite
Peng et al. (2016) razvil novo metodo rasti, ki temelji na kavitacija sproži asimetrično kristalizacijo (CTAC), ki spodbuja heterogeno nukleacijo z zagotavljanjem dovolj energije za premagovanje nukleacije pregrade. Na kratko, so uvedli zelo kratke ultrazvočne impulze (≈ 1sec) za rešitev, ko je dosegel nizko nadzaturation ravni z antisolventno difuzijo pare. Ultrazvočni impulz je uveden na visoki ravni prenasičenost, kjer kavitacija sproži čezmerne nukleacije dogodkov in zato rast obilice drobnih kristalov. Promisingly, MAPbBr3 monokristalni filmi zrasel na površini različnih substratov v nekaj urah cikličnega ultrasonication zdravljenja.
Ultrazvočni sinteza Perovskite kvantne pike
Chen et al. (2017) v svojem raziskovalnem delu predstavi učinkovito metodo za pripravo perovskitov kvantnih pik (QDs) pod ultrazvočnim obsevanjem. Ultrasonication se uporablja kot mehanska metoda, da se pospeši obarjanje perovskite kvantne pike. Proces kristalizacije perovskitne kvantne pike je okrepljen in nadzorovan z ultrazvočno obdelavo, kar je posledica natančno prilagojene velikosti nanocrystals. Analiza strukture, velikost delcev in morfologija perovskitnih kvantnih pik je pokazala, da ultrazvočni kristalizacija daje manjše velikosti delcev in bolj enotno porazdelitev velikosti delcev. Uporaba ultrazvočne (= sonokemijske) sinteze, je bilo tudi mogoče proizvajati perovskite kvantne pike z različnimi kemijskimi skladbami. Te različne sestave v perovskitnih kristalih dovoljeno, da ne morejo emisijskih vrhov in adsorpcijskih robov CH3Nh3Pbx3 (X = cl, br in I), ki je privedla do zelo široke barvne lestvice.
Ultrazvočni Razpršenost
Ultrasonication nano delcev suspenzije in črnila je zanesljiva tehnika, da jih disperzijo homogeno pred nanosom nano-vzmetenja na substratih, kot so mreže ali elektrode. (prim. Belchi et al. 2019; Pichler et al. 2018)
Ultrazvočna disperzija enostavno ročaji visoke trdne koncentracije (npr. paste) in distribuira nano-delcev v eno-dispergiranih delcev, tako da se proizvaja enotna suspenzija. To zagotavlja, da je v poznejši uporabi, ko je substrat prevlečeni, ne grudast, kot so aglomerati oslabi delovanje premaza.
Ultrazvočna disperzija pripravlja enotne nano velikih suspenzij: zelena krivulja – pred ultrazvočno razbijanje/rdeča krivulja po ultrazvočno razbijanje
Ultrazvočni predelovalci za Perovskite padavine
Hielscher Ultrazvočna modelov in izdeluje visoko zmogljivih ultrazvočnih sistemov za sonokemijsko sintezo visoko kakovostnih perovskite kristali. Kot vodilni na trgu in z dolgoletno izkušnjo v ultrazvočni obdelavi, Hielscher Ultrazvočna pomaga svojim strankam iz prve test izvedljivosti za obdelavo optimizacijo za končno namestitev industrijskih ultrazvočnih procesorjev za obsežno proizvodnjo. Ponudba celotnega portfelja iz laboratorija in klopi-top ultrasonicators do industrijskih ultrazvočni procesorji, Hielscher vam lahko priporoči idealno napravo za vaš nanocrystal proces.
Vse Hielscher ultrasonicators so natančno nadzorovati in se lahko uglašen iz zelo nizko do zelo visoke amplitude. Amplituda je eden od glavnih dejavnikov, ki vpliva na vpliv in škodljivost procesov ultrazvoka. Hielscher Ultrazvočna’ ultrazvočni procesorji poda zelo širok spekter amplitude, ki pokrivajo razpon zelo blage in mehke, da zelo intenzivno in uničujoče aplikacije. Izbira prave amplitude nastavitev, Booster in sonotrode omogoča, da nastavite zahtevane ultrazvočni vpliv za vaš poseben proces. Hielscher je poseben tok celic reaktorja vstaviti MPC48 – MultiPhaseCavitator (glej pic. Left) – omogoča, da injicirajte drugo fazo preko 48 kanile kot tanek sev v kavitacijski hot-spot, kjer visoko zmogljivih ultrazvočnih valov razpršijo dve fazi v homogeno mešanico. MultiPhaseCavitator je idealen za začetek kristalno sejanje točk in za nadzor padavin reakcijo perovskite nanocrystals.
Hielscher industrijski ultrazvočni procesorji lahko prinesejo izjemno visoke amplitude. Amplitudi do 200 μm je mogoče enostavno neprekinjeno teči v 24/7 operaciji. Za še višje amplitude, prilagojene ultrazvočne sonotrodes so na voljo. Robustnost Hielscher je Ultrazvočna oprema omogoča 24/7 delovanje na težka in v zahtevnih okoljih.
Naše stranke so zadovoljni z izjemno robustnost in zanesljivost sistemov Hielscher ultrazvočne. Namestitev na področjih težka uporaba, zahtevna okolja in 24/7 delovanje zagotoviti učinkovito in gospodarno obdelavo. Ultrazvočni proces intenzifikacije zmanjšuje čas obdelave in dosega boljše rezultate, tj višjo kakovost, višje donose, inovativne izdelke.
V spodnji tabeli vam daje podatek o približni zmogljivosti obdelave naših ultrasonicators:
| serija Volume | Pretok | Priporočena naprave |
|---|---|---|
| 00,5 do 1,5 ml | ni podatkov | VialTweeter |
| 1 do 500ml | 10 do 200 ml / min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 00,1 do 20L | 00,2 do 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L / min | UIP4000hdT |
| ni podatkov | 10 do 100L / min | UIP16000 |
| ni podatkov | večja | gruča UIP16000 |
Kontaktiraj nas! / Vprašajte nas!
Visoke moči ultrazvočni homogenizers iz laboratorij do Pilot in industrijski lestvici.
Literatura / Reference
- 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.
Dejstva je treba vedeti
Perovskite, Švedska
Perovskit je izraz, ki opisuje mineralni Perovskit (znan tudi kot kalcijev titanov oksid ali kalcijev titanat, kemijska formula CaTiO3) in posebno materialno strukturo. V skladu z istim imenom, mineral Perovskite značilnosti perovskite strukturo.
Perovskitne spojine se lahko pojavijo v kubični, Tetragonalni ali orthorhombijski strukturi in imajo kemično formulo ABX3. A in B sta kationi, medtem ko X predstavlja anion, ki obveznice obema. V perovskitne spojine, je kation bistveno večji od B kation. Drugi minerali z perovskite strukture so Loparite in Bridgmanite.
Perovskites imajo edinstveno kristalno strukturo in v tej strukturi lahko kombinira različne kemične elemente. Zaradi posebne kristalno strukturo, lahko perovskite molekule kažejo različne dragocene lastnosti, kot so Superprevodnost, zelo visoko magnetoresistance, in/ali feroelektrika, ki bi te spojine zelo zanimiva za industrijske aplikacije. Poleg tega je veliko različnih elementov mogoče združiti skupaj, da tvorijo perovskitne strukture, kar omogoča združevanje, spreminjanje in krepitev nekaterih materialnih značilnosti. Raziskovalci, znanstveniki in procesi razvijalci uporabljajo te možnosti za selektivno oblikovanje in optimizacijo perovskite fizikalne, optične in električne lastnosti.
Njihove Optoelektronski lastnosti, da hibridne perovskites idealen kandidati za sončne celice aplikacij in perovskite sončne celice so obetavne tehnologije, ki bi lahko pomagali proizvajati velike količine čiste, okolju prijazne energije.
Kritični Optoelektronski parametri enokristalnega perovskita, o katerih so poročali v literaturi:
τs = 28 NS τb = 300 NS PL
1.3 – 4.3 μm3 × 1010V mestu MAPbI31,51 eV 820 nm 67.2 (SCLC)
τs = 18 NS τB = 570 NS PL
1.8 – 10,0 μm 1.4 × 1010V mestu MAPbI3850 nm164 ± 25 mobilnost lukenj (SCLC) 105 mobilnost lukenj (dvorana) 24 ± 6,8 elektronov SCLC
82 ± 5 μS TPV 95 ± 8 μs impedanca spektroskopija (IS) 9 × 109. p175 ± 25 μm 3.6 × 1010 za luknjo 34,5 × 1010 za electronMAPbI31,53 eV 784 nm34 dvorana
8,8 × 1011 P
1,8 × 109 za luknjo 4,8 × 1010 za electronMAPbBr31,53 eV 784 nm34 dvorana
8,8 × 1011 P
1,8 × 109 za luknjo 4,8 × 1010 za electronMAPbBr32,24 eV 537 nm 4.36 dvorana
3,87 × 1012 P
2,6 × 1010 za luknjo 1,1 × 1011 za electronMAPbCl32,24 eV 537 nm 4.36 dvorana
3,87 × 1012 P
2,6 × 1010 za luknjo 1,1 × 1011 za electronMAPbCl32,97 eV 402 nm179 dvorana
5,1 × 109. N
V mestu32,88 eV 440 nm42 ± 9 (SCLC) 2,7 × 10-8τs = 83 NS τB = 662 NS PL 4.0 × 109. p 3.0 – 8,5 μm 3.1 × 1010V mestu: FAPbI31,49 eV 870 nm40 ± 5 mobilnost lukenj SCLC 1,8 × 10-8
2,8 × 109.
1,34 × 1010
| Materialov | Vrzel v pasu ali pojav absorpcije | Mobilnost [cm2 V-1 S-1] | Prevodnost [Ω-1 Cm-1] | Življenjska doba in način prevoznika | Koncentracija in vrsta nosilca [cm-3] (n ali p) | Dolžina difuzije | Gostota pasti [cm-3] |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| V mestu3 | 2,21 eV 570 nm | 115 (TOF) 20 – 60 (dvorana) 38 (SCLC) | τs = 41 NS τB = 457 NS (PL) | 5 × 109. do 5 × 1010 P | 3 – 17 μm | 5,8 × 109 |