Ultrasonikatsiya orqali Perovskit sintezi
Ultrasonik ravishda qo'zg'atilgan va kuchaytirilgan reaktsiyalar, odatda an'anaviy usullar yordamida tayyorlanmaydigan, yorug'likni faollashtiradigan materiallarni ishlab chiqarish uchun nozik, aniq boshqariladigan va ko'p qirrali sintez usulini taklif etadi.
Perovskit kristallarining ultrasonik kristallanishi va yog'ingarchilik - bu massaviy ishlab chiqarish uchun sanoat miqyosida perovskit nanokristallarini ishlab chiqarish imkonini beradigan juda samarali va tejamkor usul.
Perovskit nanokristallarining ultrasonik sintezi
Perovskitning organik-noorganik qo'rg'oshinli perovskitalari optoelektronik xususiyatlarga ega, masalan, yuqori yorug'lik assimilyatsiyasi, juda uzoq vaqt xizmat qilish muddati, tashuvchining tarqalish uzunligi va yuqori tashuvchilik harakatchanligi, bu perovskit birikmalarini quyosh batareyalari, LED-larda yuqori samarali ishlov berish uchun yuqori darajadagi funktsional materialga aylantiradi. , fotodetektorlar, lazerlar va boshqalar.
Ultrasonikatsiya turli xil organik reaktsiyalarni tezlashtirish uchun jismoniy usullardan biridir. Kristallanish jarayoni ultratovushli ishlov berish orqali ta'sirlanadi va boshqariladi, natijada yagona iv kristalli perovskitli nanopartikullarning o'lchamlari o'zgaradi.
CH uchun TEM rasmlari3nH3PbBr3 QD (a) bilan va (b) ultratovushli davolanishsiz.
UIP2000hdT bosimli oqim kamerasi reaktori bilan
Ultrasonik perovskit sintezi misollari
Tadqiqotlar ultratovush yordamida yordam beradigan perovskit kristalining ko'payish turlarini o'tkazdi. Umuman olganda, perovskit kristallari suyuqlik o'sishi usuli bilan tayyorlanadi. Perovskit kristallarini cho'ktirish uchun maqsad namunalarining eruvchanligi asta-sekin va boshqariladigan eritmada boshqariladi. Perovskit nano kristallarining ultrasonik yog'ingarchiliklari asosan antisolvent söndürülmeye asoslangan.
Perovskit nanokristallarining ultratovushli kristallanishi
Jang va boshq. (2016) qo'rg'oshin halidi perovskit nanokristallarining muvaffaqiyatli ultrasonik yordami bilan sintez qilinganligi haqida xabar beradi. Ultratovush tekshiruvi, APbX3 turli xil kompozitsiyalarga ega perovskit nanokristallari, bu erda A = CH3nH3, Cs yoki HN = CHNH3 (formamidinium) va X = Cl, Br, yoki men cho'kindi. Ultrasonikatsiya prekursorlarni (AX va PbX) eritish jarayonini tezlashtiradi2) toluolda va eritish tezligi nanokristallarning o'sish tezligini aniqlaydi. Keyinchalik, tadqiqot guruhi katta sezgir fotodetektorlarni bir xil hajmdagi nanokristallarni katta hajmli kremniy oksidi substratlariga bir xil qilib aylantirish orqali to'qishdi.
CH3NH3PbBr3 (a) bilan va (b) ultratovushli davolanishsiz zarrachalar kattaligini taqsimlash.
Chen va boshq. 2017 yil
Perovskitning ultrasonik asimetrik kristallanishi
Peng va boshqalar. (2016) kavitatsiyaga asoslangan assimetrik kristallanish (CTAC) ga asoslangan yangi o'sish usulini ishlab chiqdi, bu nukleatsiya to'sig'ini engib o'tish uchun etarli energiya bilan heterojen nukleatsiyani rag'batlantiradi. Qisqacha aytganda, ular antisolvent bug 'tarqalishi bilan past super to'yinganlik darajasiga yetganda, ular qisqa vaqt ichida ultratovushli impulslarni (≈ 1sek) taqdim etdilar. Ultrasonik puls yuqori supersuratura darajasida kiritiladi, bu erda kavitatsiya haddan tashqari nukleatsiya hodisalarini keltirib chiqaradi va shuning uchun mayda kristallarning ko'pligi ko'payadi. Va'da qilinganidek, MAPbBr3 Tsiklli ultrasonikatsion davolashdan keyin bir necha soat ichida turli xil substratlar yuzasida monokristalin plyonkalar o'sdi.
Perovskit kvant nuqtalarini ultratovush sintezi
Chen va boshq. (2017) o'zlarining ilmiy izlanishlarida ultratovush nurlanish ostida perovskit kvant nuqtalarini (QD) tayyorlashning samarali usulini taqdim etdilar. Ultrasonikatsiya perovskit kvant nuqtalari yog'inini tezlashtirish uchun mexanik usul sifatida ishlatiladi. Perovskit kvant nuqtalarining kristallanish jarayoni kuchayadi va ultratovush yordamida nazorat qilinadi, natijada nanokristallarning aniq o'lchamlari aniqlanadi. Perovskit kvant nuqtalarining tuzilishi, zarracha hajmi va morfologiyasi tahlili shuni ko'rsatdiki, ultratovushli kristallanish zarrachalar kattaroq hajmini va zarrachalar kattaroq taqsimlanishini beradi. Ultrasonik (= sonokimyoviy) sintezdan foydalanib, turli kimyoviy tarkibga ega bo'lgan perovskit kvant nuqtalarini ishlab chiqarish ham mumkin edi. Perovskit kristallaridagi turli xil kompozitsiyalar CH ning emissiya cho'qqilari va adsorbsion qirralarini olish imkoniyatini bermadi3nH3PbX3 (X = Cl, Br va I), bu juda keng rangli gamutga olib keldi.
ultratovush Dispersiya
Nano zarrachalar suspenziyalari va siyohlarini ultrasonikatsiya qilish nano-suspenziyani panjara yoki elektrod kabi substratlarga qo'llashdan oldin ularni bir hil tarzda tarqatishning ishonchli usuli hisoblanadi. (b. Belchi va boshqalar. 2019; Pichler va boshqalar. 2018)
Ultrasonik dispersiya yuqori qattiq konsentratsiyani (masalan, pastalarni) osonlikcha ushlab turadi va nano-zarrachalarni yagona dispersiyali zarrachalarga taqsimlaydi, shunda yagona suspenziya hosil bo'ladi. Bu keyingi qo'llanishda, substrat qoplanganida, aglomeratlar kabi hech qanday to'planish qoplamaning ishlashiga xalaqit bermasligiga ishonch hosil qiladi.
Ultrasonik dispersiya yagona nano o'lchamdagi suspenziyalarni tayyorlaydi: yashil egri – sonikasyondan keyin sonikasyondan / qizil egri
Perovskit yog'inlari uchun ultratovushli protsessorlar
Hielscher Ultrasonics yuqori sifatli perovskit kristallarini sonokimyoviy sintez qilish uchun yuqori samarali ultrasonik tizimlarni loyihalashtiradi va ishlab chiqaradi. Bozor yetakchisi sifatida va ultratovushni qayta ishlash bo'yicha ko'p yillik tajribaga ega bo'lgan Hielscher Ultrasonics o'z mijozlariga birinchi texnik-iqtisodiy sinovdan optimallashtirishga qadar ishlab chiqarish uchun sanoat ultrasonik protsessorlarini yakuniy o'rnatilishiga qadar yordam beradi. Laboratoriya va skameykali ultrasonikatorlardan sanoat ultrasonik protsessorlariga qadar to'liq portfelni taklif qilgan holda, Hielscher sizga nanokristal jarayoningiz uchun ideal asbobni tavsiya qilishi mumkin.
Barcha Hielscher ultrasonikatorlari aniq boshqariladi va juda pastdan juda yuqori amplituda sozlanishi. Amplituda sonikatsiya jarayonlarining ta'siriga va buzilishiga ta'sir qiluvchi asosiy omillardan biridir. Hielscher ultratovush’ Ultrasonik protsessorlar juda yumshoq va yumshoqdan juda qizg'in va halokatli dasturlarni qamrab oladigan juda keng spektrli amplituda etkazib beradi. To'g'ri amplituda parametrini, mustahkamlovchi va sonotrodni tanlash sizning aniq jarayoningiz uchun zarur bo'lgan ultratovush ta'sirini o'rnatishga imkon beradi. Hielscherning maxsus oqimli hujayrali reaktoriga MPC48 qo'shiladi – MultiPhaseCavitator (chap rasmga qarang) – ikkinchi bosqichni 48 kanül orqali kavitatsion issiq joyga ingichka shtamm shaklida yuborish imkonini beradi, bu erda yuqori samarali ultratovush to'lqinlari ikki fazani bir hil aralashmaga tarqatadi. MultiPhaseCavitator kristall ekish joylarini boshlash va perovskit nanokristallarining yog'ingarchilik reaktsiyasini boshqarish uchun idealdir.
Hielscher sanoat ultrasonik protsessorlari juda yuqori amplituda etkazib berishlari mumkin. 200 mkm gacha bo'lgan amplituda 24/7 ishida doimiy ravishda osongina ishlatish mumkin. Bundan ham yuqori amplituda uchun tayyorlangan ultrasonik sonotrodlar mavjud. Hielscherning ultratovushli uskunalari mustahkamligi og'ir sharoitlarda va talab qilinadigan muhitda 24/7 ishlashga imkon beradi.
Bizning mijozlarimiz Hielscher Ultrasonic tizimlarining ajoyib mustahkamligi va ishonchliligidan mamnun. Og'ir ishlov beriladigan sohalarda, talab qilinadigan muhitda va sutkasiga 24 soat ishlashi samarali va tejamkor ishlov berishni ta'minlaydi. Ultrasonik jarayonni intensivlashtirish ishlov berish vaqtini qisqartiradi va yanada yaxshi natijalarga erishadi, ya'ni yuqori sifat, yuqori rentabellik, innovatsion mahsulotlar.
Quyidagi jadval sizga bizning ultrasonicators taxminiy qayta ishlash quvvatiga ega ekanligidan dalolat beradi:
| Buyurtma miqdori | Oqim darajasi | Tavsiya Qurilmalar |
|---|---|---|
| 01.5mL uchun .5 | ga | VialTweeter |
| 1 500ml uchun | 10 200ml / min uchun | UP100H |
| 10 2000mL uchun | 20 400ml / min uchun | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 20L | 04L / min uchun .2 | UIP2000hdT |
| 10 100L uchun | 10L 2 / min | UIP4000hdT |
| ga | 10 100L / min uchun | UIP16000 |
| ga | katta | Klaster UIP16000 |
Biz bilan bog'lanish! Bizdan so'rang!
Yuqori kuchli ultrasonik homogenizatorlar laboratoriya uchun uchuvchi va sanoat shkalasi.
Adabiyotlar / manbalar
- 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.
Bilishingiz kerak bo'lgan dalillar
Perovskite
Perovskit - bu Perovskit mineralini tavsiflovchi atama (shuningdek, kaltsiy titan oksidi yoki kaltsiy titanati, CaTiO kimyoviy formulasi sifatida ham tanilgan)3) shuningdek, ma'lum bir moddiy tuzilish. Xuddi shu nomga ko'ra, Perovskit minerali perovskit tuzilishiga ega.
Perovskit aralashmalari kubik, tetragonal yoki ortorombik tuzilishda bo'lishi va ABX kimyoviy formulasiga ega bo'lishi mumkin.3. A va B kationlardir, X esa ikkalasini ham bog'laydigan anionni anglatadi. Perovskit birikmalarida A kationi V kationiga qaraganda ancha katta. Perovskit tuzilishiga ega bo'lgan boshqa minerallar Loparit va Bridgmanitdir.
Perovskitlar noyob kristalli tuzilishga ega va bu tuzilishda turli xil kimyoviy elementlarni birlashtirish mumkin. Maxsus kristalli tuzilish tufayli perovskit molekulalari turli xil qimmatli xususiyatlarga ega bo'lishi mumkin, masalan, o'ta o'tkazuvchanlik, juda yuqori magnetoresans va / yoki ferroelektrik, bu aralashmalar sanoat uchun juda qiziq holga keltiradi. Bundan tashqari, perovskit tuzilmalarini yaratish uchun juda ko'p turli xil elementlar birlashtirilishi mumkin, bu ma'lum bir material xususiyatlarini birlashtirish, o'zgartirish va kuchaytirishga imkon beradi. Tadqiqotchilar, olimlar va jarayonni ishlab chiquvchilar ushbu variantlarni perovskitning jismoniy, optik va elektr xususiyatlarini tanlab loyihalash va optimallashtirish uchun ishlatadilar.
Ularning optoelektronik xususiyatlari gibrid perovskitlarni quyosh batareyalari uchun eng yaxshi nomzodga aylantiradi va perovskitli quyosh batareyalari katta miqdordagi toza, atrof-muhitga zararli energiya ishlab chiqarishga yordam beradigan istiqbolli texnologiya hisoblanadi.
Adabiyotda bitta ‐ kristalli perovskitning muhim optoelektron parametrlari quyidagicha keltirilgan:
τs = 28 ns τb = 300 ns PL
1.3–4.3 mkm3 × 1010MAPbI31.51 eV 820 nm67.2 (SCLC)
τs = 18 n τB = 570 ns PL
1.8–10.0 mkm1.4 × 1010MAPbI3850 nm164 ± 25 Teshik harakatchanligi (SCLC) 105 Teshik harakatchanligi (Hall) 24 ± 6,8 elektron SCLC
82 ± 5 mks TPV 95 ± 8 mks impedans spektroskopiyasi (IS) 9 × 109 p175 ± 25 mkm 3,6 × 1010 34,5 × 10 teshik uchun10 elektronMAPbI uchun31.53 eV 784 nm34 zali
8.8 × 1011 s
4,8 × 10 teshik uchun 1,8 × 10910 elektronMAPbBr uchun31.53 eV 784 nm34 zali
8.8 × 1011 s
4,8 × 10 teshik uchun 1,8 × 10910 elektronMAPbBr uchun32.24 eV 537 nm4.36 zali
3,87 × 1012 s
2,6 × 1010 teshik uchun 1,1 × 1011 elektronMAPbCl uchun32.24 eV 537 nm4.36 zali
3,87 × 1012 s
2,6 × 1010 teshik uchun 1,1 × 1011 elektronMAPbCl uchun32.97 eV 402 nm179 Zali
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 mkm3.1 × 1010FAPbI31,49 eV 870 nm40 ± 5 teshikning harakatlanishi SCLC1.8 × 10-8
2,8 × 109
1,34 × 1010
| Materiallar | Tarmoq bo'shlig'i yoki assimilyatsiya boshlanishi | Harakatlanish [sm2 V-1 S-1] | O'tkazuvchanlik [Ω-1 sm-1] | Tashuvchining ishlash muddati va usuli | Tashuvchining kontsentratsiyasi 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) | τs = 41 ns τB = 457 ns (PL) | 5 × 109 5 × 10 gacha10 s | 3–17 mkm | 5.8 × 109 |