Ultrasonikatsiya orqali Perovskit sintezi
Ultratovushli va kuchaytirilgan reaktsiyalar yorug'lik bilan faollashtirilgan materiallarni ishlab chiqarish uchun oson, aniq boshqariladigan va ko'p qirrali sintez usulini taklif qiladi, bu ko'pincha an'anaviy usullar bilan tayyorlanmaydi.
Perovskit kristallarining ultratovushli kristallanishi va cho'kishi yuqori samarali va tejamkor texnika bo'lib, ommaviy ishlab chiqarish uchun sanoat miqyosida perovskit nanokristallarini ishlab chiqarish imkonini beradi.
Perovskit nanokristallarining ultratovushli sintezi
Organik-noorganik qo'rg'oshin halidi perovskitlari yuqori yorug'lik singishi, juda uzoq tashuvchining ishlash muddati, tashuvchining diffuziya uzunligi va yuqori tashuvchining harakatchanligi kabi ajoyib optoelektronik xususiyatlarni namoyish etadi, bu esa perovskit birikmalarini quyosh panellarida, LEDlarda yuqori samarali ilovalar uchun yuqori funktsional materialga aylantiradi. , fotodetektorlar, lazerlar va boshqalar.
Ultrasonikatsiya turli xil organik reaktsiyalarni tezlashtirishning jismoniy usullaridan biridir. Kristallanish jarayoni ultratovushli ishlov berish orqali ta'sirlanadi va nazorat qilinadi, buning natijasida bitta kristalli perovskit nanozarrachalarining boshqariladigan o'lchamli xususiyatlari paydo bo'ladi.
CH uchun TEM tasvirlari3nH3PbBr3 QDs (a) va (b) ultratovush bilan davolashsiz.
UIP2000hdT bosimli oqim xujayrasi reaktori bilan
Ultrasonik Perovskit sintezi misollari
Tadqiqotlar ultratovush yordamida perovskit kristalli o'sishining ko'p turlarini o'tkazdi. Umuman olganda, perovskit kristallari suyuq o'sish usuli bilan tayyorlanadi. Perovskit kristallarini cho'ktirish uchun maqsadli namunalarning eruvchanligi asta-sekin va prekursor eritmasida nazorat qilinadi. Perovskit nanokristallarining ultratovushli cho'kishi asosan antisolventli söndürmeye asoslangan.
Perovskit nanokristallarining ultratovushli kristallanishi
Jang va boshqalar. (2016) qo'rg'oshin galogenid perovskit nanokristallarining muvaffaqiyatli ultratovushli sintezi haqida xabar beradi. Ultratovush yordamida, APbX3 tarkibi keng doiradagi perovskit nanokristallari, bu erda A = CH3nH3, Cs yoki HN=CHNH3 (formamidiniy) va X = Cl, Br yoki I cho'ktirildi. Ultrasonikatsiya prekursorlarning erish jarayonini tezlashtiradi (AX va PbX2) toluolda va erish tezligi nanokristallarning o'sish tezligini aniqlaydi. Keyinchalik, tadqiqot guruhi katta maydonli kremniy oksidi substratlarida bir xil o'lchamdagi nanokristallarni bir hil spin bilan qoplash orqali yuqori sezgirlikdagi fotodetektorlarni ishlab chiqardi.
CH3NH3PbBr3 (a) va (b) ultratovushli ishlovsiz zarrachalar hajmi taqsimoti.
Chen va boshqalar. 2017 yil
Perovskitning ultratovushli assimetrik kristallanishi
Peng va boshqalar. (2016) yadroviy to'siqni yengib o'tish uchun etarli energiya bilan ta'minlash orqali heterojen yadrolanishni ta'minlovchi kavitatsiya bilan tetiklanadigan assimetrik kristallanishga (CTAC) asoslangan yangi o'sish usulini ishlab chiqdi. Qisqacha aytganda, ular eritmaga antisolventli bug 'diffuziyasi bilan past darajada to'yinganlik darajasiga etganida, juda qisqa ultratovush impulslarini (≈ 1 sek) kiritdilar. Ultrasonik impuls yuqori darajada to'yinganlik darajasida kiritiladi, bu erda kavitatsiya haddan tashqari yadrolanish hodisalarini keltirib chiqaradi va shuning uchun juda ko'p mayda kristallarning o'sishiga olib keladi. Va'da berib, MAPbBr3 monokristal plyonkalar tsiklik ultratovush bilan ishlov berishdan keyin bir necha soat ichida turli substratlar yuzasida o'sdi.
Perovskit kvant nuqtalarining ultratovushli sintezi
Chen va boshqalar. (2017) o'zlarining tadqiqot ishlarida ultratovushli nurlanish ostida perovskit kvant nuqtalarini (QD) tayyorlashning samarali usulini taqdim etadilar. Ultrasonikatsiya mexanik usul sifatida perovskit kvant nuqtalarining cho'kishini tezlashtirish uchun ishlatiladi. Perovskit kvant nuqtalarining kristallanish jarayoni ultratovushli ishlov berish orqali kuchaytiriladi va nazorat qilinadi, buning natijasida nanokristallarning aniq moslashtirilgan o'lchamlari olinadi. Perovskit kvant nuqtalarining tuzilishi, zarracha o'lchami va morfologiyasi tahlili shuni ko'rsatdiki, ultratovushli kristallanish zarrachalarning kichikroq o'lchamlarini va zarracha hajmining bir xil taqsimlanishini beradi. Ultrasonik (= sonokimyoviy) sintezdan foydalanib, turli xil kimyoviy tarkibga ega perovskit kvant nuqtalarini ishlab chiqarish ham mumkin edi. Perovskit kristallaridagi turli xil kompozitsiyalar CH ning emissiya cho'qqilari va adsorbsion qirralariga imkon bermadi.3nH3PbX3 (X = Cl, Br va I), bu juda keng rang gamutiga olib keldi.
Ultrasonik dispersiya
Nano-zarrachalar suspenziyalari va siyohlarni ultratovushlash - bu nano-suspenziyani panjara yoki elektrodlar kabi substratlarga qo'llashdan oldin ularni bir hil tarzda tarqatishning ishonchli usuli. (Qarang: Belchi va boshq. 2019; Pichler va boshq. 2018)
Ultrasonik dispersiya yuqori qattiq kontsentratsiyalarni (masalan, pastalar) osonlik bilan boshqaradi va nano-zarralarni bitta dispers zarrachalarga tarqatadi, shunda bir xil suspenziya hosil bo'ladi. Bu keyingi qo'llashda, substrat qoplanganida, aglomeratlar kabi hech qanday to'planish qoplamaning ishlashiga putur etkazmasligini ta'minlaydi.
Ultrasonik dispersiya bir xil nano o'lchamdagi suspenziyalarni tayyorlaydi: yashil egri – sonication oldin / sonication keyin qizil egri
Perovskit yog'inlari uchun ultratovushli protsessorlar
Hielscher Ultrasonics yuqori sifatli perovskit kristallarining sonokimyoviy sintezi uchun yuqori samarali ultratovush tizimlarini ishlab chiqadi va ishlab chiqaradi. Bozor rahbari va ultratovushli ishlov berish bo'yicha uzoq yillik tajribaga ega bo'lgan Hielscher Ultrasonics o'z mijozlariga birinchi texnik-iqtisodiy sinovdan jarayonni optimallashtirishgacha, keng ko'lamli ishlab chiqarish uchun sanoat ultratovushli protsessorlarini yakuniy o'rnatishga yordam beradi. Laboratoriya va stol usti ultrasonikatorlaridan tortib sanoat ultratovushli protsessorlarigacha to'liq portfelni taklif qiluvchi Hielscher sizga nanokristal jarayoningiz uchun ideal qurilmani tavsiya qilishi mumkin.
Barcha Hielscher ultrasonikatorlari aniq nazorat qilinadi va juda pastdan juda yuqori amplitudalarga sozlanishi mumkin. Amplituda sonikatsiya jarayonlarining ta'siri va halokatliligiga ta'sir qiluvchi asosiy omillardan biridir. Hielscher ultratovush’ ultratovushli protsessorlar juda yumshoq va yumshoq va juda qizg'in va halokatli ilovalar oralig'ini o'z ichiga olgan juda keng spektrli amplitudalarni taqdim etadi. To'g'ri amplituda sozlamalari, kuchaytirgich va sonotrodni tanlash sizning maxsus jarayoningiz uchun kerakli ultratovush ta'sirini o'rnatish imkonini beradi. Hielscherning maxsus oqim hujayrali reaktori MPC48 ni kiritadi – MultiPhaseCavitator (chapdagi rasmga qarang) – yuqori samarali ultratovush to'lqinlari ikki fazani bir hil aralashmaga tarqatadigan kavitatsion issiq nuqtaga yupqa shtamm sifatida 48 kanül orqali ikkinchi fazani kiritish imkonini beradi. MultiPhaseCavitator kristall ekish nuqtalarini boshlash va perovskit nanokristallarining yog'ingarchilik reaktsiyasini boshqarish uchun idealdir.
Hielscher sanoat ultratovushli protsessorlari favqulodda yuqori amplitudalarni etkazib berishi mumkin. 200 mikrongacha bo'lgan amplitudalar 24/7 ishda osongina uzluksiz ishlashi mumkin. Bundan ham yuqori amplitudalar uchun moslashtirilgan ultratovushli sonotrodlar mavjud. Hielscherning ultratovush uskunasining mustahkamligi og'ir yuklarda va talabchan muhitda 24/7 ishlash imkonini beradi.
Mijozlarimiz Hielscher Ultrasonic tizimlarining ajoyib mustahkamligi va ishonchliligidan mamnun. Og'ir yuklarni qo'llash sohalarida o'rnatish, talab qilinadigan muhit va 24/7 ishlash samarali va tejamkor ishlov berishni ta'minlaydi. Ultrasonik jarayonning intensivlashuvi ishlov berish vaqtini qisqartiradi va yaxshi natijalarga erishadi, ya'ni yuqori sifat, yuqori rentabellik, innovatsion mahsulotlar.
Quyidagi jadvalda ultrasonikatorlarimizning taxminiy qayta ishlash quvvati ko'rsatilgan:
| To'plam hajmi | Oqim darajasi | Tavsiya etilgan qurilmalar |
|---|---|---|
| 0,5 dan 1,5 ml gacha | na | VialTweeter |
| 1 dan 500 ml gacha | 10 dan 200 ml / min | UP100H |
| 10 dan 2000 ml gacha | 20 dan 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 dan 20 L gacha | 0.2 dan 4L/min gacha | UIP2000hdT |
| 10 dan 100 l gacha | 2 dan 10 l / min | UIP4000hdT |
| na | 10 dan 100 l / min | UIP16000 |
| na | kattaroq | ning klasteri UIP16000 |
Biz bilan bog'lanish! / Bizdan so'rang!
Yuqori quvvatli ultratovushli gomogenizatorlardan laboratoriya uchun uchuvchi va sanoat miqyosi.
Adabiyot/Adabiyotlar
- 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.
Bilishga arziydigan faktlar
perovskit
Perovskit - Perovskit mineralini (shuningdek, kaltsiy titan oksidi yoki kaltsiy titanat sifatida ham tanilgan, CaTiO kimyoviy formulasi) tavsiflovchi atama3) shuningdek, ma'lum bir moddiy struktura. Xuddi shu nomga ko'ra, Perovskit minerali perovskit tuzilishiga ega.
Perovskit birikmalari kubik, tetragonal yoki ortorombik tuzilishda bo'lishi mumkin va ABX kimyoviy formulasiga ega.3. A va B kationlar, X esa ikkalasini bog'laydigan anionni ifodalaydi. Perovskit birikmalarida A kationi B kationidan sezilarli darajada katta. Perovskit tuzilishiga ega boshqa minerallar Loparit va Bridgmanitdir.
Perovskitlar o'ziga xos kristall tuzilishga ega va bu tuzilishda turli xil kimyoviy elementlar birlashtirilishi mumkin. Maxsus kristall tuzilishi tufayli perovskit molekulalari o'ta o'tkazuvchanlik, juda yuqori magnit qarshilik va / yoki ferroelektrik kabi turli xil qimmatli xususiyatlarni namoyish qilishi mumkin, bu esa ushbu birikmalarni sanoat ilovalari uchun juda qiziqarli qiladi. Bundan tashqari, perovskit tuzilmalarini yaratish uchun juda ko'p turli xil elementlar birlashtirilishi mumkin, bu esa ma'lum moddiy xususiyatlarni birlashtirish, o'zgartirish va kuchaytirish imkonini beradi. Tadqiqotchilar, olimlar va texnologik ishlab chiquvchilar perovskitning jismoniy, optik va elektr xususiyatlarini tanlab loyihalash va optimallashtirish uchun ushbu variantlardan foydalanadilar.
Ularning optoelektronik xususiyatlari gibrid perovskitlarni quyosh xujayralarini qo'llash uchun ideal nomzod qiladi va perovskit quyosh xujayralari istiqbolli texnologiya bo'lib, katta miqdordagi toza, ekologik toza energiya ishlab chiqarishga yordam beradi.
Adabiyotda bitta kristalli perovskitning kritik optoelektronik parametrlari keltirilgan:
ts = 28 ns tb = 300 ns PL
1,3–4,3 mkm3 × 1010MAPbI31,51 eV 820 nm67,2 (SCLC)
ts = 18 ns tb = 570 ns PL
1,8–10,0 mkm1,4 × 1010MAPbI3850 nm164 ± 25 Teshik harakatchanligi (SCLC) 105 Teshik harakatchanligi (Zal) 24 ± 6,8 elektron SCLC
82 ± 5 µs TPV 95 ± 8 µs impedans spektroskopiyasi (IS)9 × 109 p175 ± 25 mkm3,6 × 1010 34,5 × 10 teshik uchun10 elektronMAPbI uchun31,53 eV 784 nm34 Zal
8,8 × 1011 p
4,8 × 10 teshik uchun 1,8 × 10910 elektronMAPbBr uchun31,53 eV 784 nm34 Zal
8,8 × 1011 p
4,8 × 10 teshik uchun 1,8 × 10910 elektronMAPbBr uchun32,24 eV 537 nm4,36 Zal
3,87 × 1012 p
2,6 × 1010 1,1 × 10 teshik uchun11 elektronMAPbCl uchun32,24 eV 537 nm4,36 Zal
3,87 × 1012 p
2,6 × 1010 1,1 × 10 teshik uchun11 elektronMAPbCl uchun32,97 eV 402 nm179 Zal
5,1 × 109 N
MAPbCl32,88 eV 440 nm42 ± 9 (SCLC)2,7 × 10-8ts = 83 ns tb = 662 ns PL4.0 × 109 p3,0–8,5 mkm3,1 × 1010FAPbI31,49 eV 870 nm40 ± 5 Teshik harakatchanligi SCLC1,8 × 10-8
2,8 × 109
1,34 × 1010
| materiallar | Band bo'shlig'i yoki yutilish boshlanishi | Harakatlanish [sm2 V-1 s-1] | O'tkazuvchanlik [Ō-1 sm-1] | Tashuvchining ishlash muddati va usuli | Tashuvchi konsentratsiyasi va turi [sm-3] (n yoki p) | Diffuziya uzunligi | Tuzoq zichligi [sm-3] |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| MAPbBr3 | 2,21 eV 570 nm | 115 (TOF) 20–60 (Zal) 38 (SCLC) | ts = 41 ns tb = 457 ns (PL) | 5 × 109 5 × 10 gacha10 p | 3–17 mkm | 5,8 × 109 |