Diese Arbeit zeigt eine einfache Raumtemperatursynthese von kolloidalen quantengebundenen Bleihalogenidperowskinperowskit-Nanoplättchen mittels Liganden-unterstützter Repräzipitierungsmethode. Synthetisierte Nanoplättchen weisen spektral enge optische Merkmale und kontinuierliche spektrale Tunabilität im gesamten sichtbaren Bereich auf, indem sie die Zusammensetzung und die Dicken variieren.
Ein Abonnement von JoVE ist erforderlich, um diesen Inhalt anzuzeigen. Melden Sie sich an oder beginnen Sie noch heute mit einer kostenlosen Testphase.
Methodenartikel
Facile Synthese von kolloidalen BleiHalogenid Perowskit Nanoplättchen über Ligand-Assisted Reprecipitation
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
In dieser Arbeit zeigen wir eine einfache Methode für kolloidales Bleihalogenid Perowskit-Nanothromboletsynthese (Chemische Formel: L2[ABX3]n-1BX4, L: Butylammonium und Octylammonium, A: Methylammonium oder Formamidinium, B: Blei, X: Bromid und Jodid, n: Anzahl [BX6]4- Oktaederschichten in Richtung Nanothrombosedicke) über Liganden-unterstützte Repräzipitierung. Individuelle Perowskit-Vorläuferlösungen werden hergestellt, indem jedes Nanoplättchen-Konstituentensalz in N,N-Dimethylformamid (DMF), einem polaren organischen Lösungsmittel, gelöst und anschließend in spezifischen Verhältnissen für gezielte Nanoplättchendicke und -zusammensetzung gemischt wird. Sobald die gemischte Vorläuferlösung in unpolares Toluol abgeworfen wird, induziert die abrupte Veränderung der Löslichkeit die sofortige Kristallisation von Nanoplättchen mit oberflächengebundenen Alkylammoniumhalogenid-Liganden, die kolloidale Stabilität bieten. Photolumineszenz- und Absorptionsspektren zeigen emissive und stark quantenbeschränkte Merkmale. Röntgenbeugung und Transmissionselektronenmikroskopie bestätigen die zweidimensionale Struktur der Nanoplättchen. Darüber hinaus zeigen wir, dass die Bandlücke von Perowskit-Nanoplättchen kontinuierlich im sichtbaren Bereich gestimmt werden kann, indem die Stoichiometrie des Halid-Ions(s) variiert wird. Schließlich zeigen wir die Flexibilität der Liganden-unterstützten Repräzipitierungsmethode, indem wir mehrere Arten als oberflächenverdeckende Liganden einführen. Diese Methode stellt ein einfaches Verfahren zur Vorbereitung von Dispersionen von emissiven 2D-kolloidalen Halbleitern dar.
Einleitung
In den letzten zehn Jahren hat die Herstellung von Bleihalogenid perovskites Solarzellen1,2,3,4,5,6 die ausgezeichneten Eigenschaften dieser Halbleitermaterial, einschließlich langer Trägerdiffusionslängen7,8,9,10, kompositorische Tunabilität4,5,11 und k....
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Protokoll
ANMERKUNG: Von hier aus werden einfachere Notationen von 'n = 1 BX' und 'n = 2 ABX' anstelle der komplexen chemischen Formel von L2BX4 und L2[ABX3]BX4" verwendet. Für eine bessere Stabilität und optische Eigenschaften der resultierenden Perowskit-Nanoplättchen wird empfohlen, das gesamte Verfahren unter inerten Bedingungen49 (d. h. einem Stickstoffhandschuhkasten) abzuschließen.
1. Herstellung der Perowskit-Nanoplättler-Vorläuferlösung
- Herstellung von 0,2 M-Lösungen von Methylammoniumbromid (MABr), Formamidiniumbromid (FABr), Bleibromi....
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Ergebnisse
Die schematische Darstellung von Perowskit-Nanoplättchen und Syntheseverfahren gibt einen Überblick über das Material und die synthetischen Details (Abbildung 1). Bilder von kolloidalen Perowskit-Nanoplättchenlösungen unter Umgebungslicht und UV (Abbildung 2), kombiniert mit Photolumineszenz- und Absorptionsspektren (Abbildung 3) bestätigen die emissive und absorptive Natur von Nanoplättchen. TEM-Bilder (Abbildu.......
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Diskussion
Das Produkt dieser Synthese sind kolloidale Bleihalogenid-Nanoplättchen, die von Alkylammoniumhalogenid-Oberflächenliganden gekrönt werden (Abbildung 1a). Abbildung 1b zeigt das synthetische Verfahren der kolloidalen Perowskit-Nanoplättchen über Liganden-unterstützte Rezipit. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass konstituierende Vorläufersalze in einem polaren Lösungsmittel DMF in spezifischen Verhältnissen für die gewünschte Dicke und Zusammensetzung gelöst un.......
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Offenlegungen
Die Autoren erklären keine konkurrierenden finanziellen Interessen.
Danksagungen
Diese Arbeit wurde vom U.S. Department of Energy, Office of Science, Basic Energy Sciences (BES) unter der Nummer DE-SC0019345 unterstützt. Seung Kyun Ha wurde teilweise vom Stipendium der Kwanjeong Education Foundation Overseas Doctoral Program unterstützt. Diese Arbeit stützte sich auf die MRSEC Shared Experimental Facilities am MIT, unterstützt von der National Science Foundation unter der Nummer DMR-08-19762. Wir danken Eric Powers für die Unterstützung beim Nachweis und der Bearbeitung.
....Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Equipment | |||
| 365nm fasergekoppelte LED | Thorlabs | M365FP1 | Anregungsquelle (Photolumineszenz) |
| Avantes faseroptisches Spektrometer | Avantes | AvaSpec-2048XL | Photolumineszenzdetektor (Photolumineszenzspektren) |
| Cary 5000 | Agilent Technologies | UV-Vis Spektralphotometer ( Absorptionsspektren) | |
| FEI Tecnai G2 Spirit Twin TEM | FEI Company | Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) bei 120 kV | |
| PANalytical X'Pert Pro MPD | Malvern Panalytical | Röntgenbeugung (XRD) bei 45 kV und 40 mA mit einer Kupferstrahlungsquelle. | |
| Materials | |||
| n-Butylammoniumbromid (BABr) | GreatCell Solar | MS305000-50G | |
| n-Butylammoniumchlorid (BACl) | Fisher Scientific | B071025G | Butylaminhydrochlorid |
| n-Butylammoniumiodid (BAI) | Sigma-Aldrich | 805874-25G | |
| N,N-Dimethylforamid (DMF) | Sigma-Aldrich | 227056-1L | wasserfreies, 99,8% |
| n-Dodecylammoniumbromid (DDABr) | GreatCell Solar | MS300880-05 | |
| Formamidiniumbromid (FABr) | GreatCell Solar | MS350000-100G | |
| Formamidiniumiodid (FAI) | GreatCell Solar | MS150000-100G | |
| n-Hexylammoniumbromid (HABr) | GreatCell Solar | MS300860-05 | |
| Bleibromid (PbBr2) | Sigma-Aldrich | 398853-5G.99.999 | % |
| Bleichlorid (PbCl2) | Sigma-Aldrich | 268-690-5G | 98% |
| Bleiiodid (PbI2) Lösung | Sigma-Aldrich | 795550-10ML | 0,55M in DMF |
| Methylammoniumbromid (MABr) | GreatCell Solar | MS301000-100G | |
| Methylammoniumiodid (MAI) | GreatCell Solar | MS101000-100G | |
| n-Octylammoniumbromid (OABr) | GreatCell Solar | MS305500-50G | |
| n-Octylammoniumchlorid (OACl) | Fisher Scientific | O04841G | Octylaminhydrochlorid |
| n-Octylammoniumiodid (OAI) | GreatCell Solar | MS105500-50G | |
| iso-Pentylammoniumbromid (i-PABr) | GreatCell Solar | MS300710-05 | |
| Toluol | Sigma-Aldrich | 244511-1L | wasserfrei, 99,8% |
Referenzen
- Kim, H. S., et al. Lead iodide perovskite sensitized all-solid-state submicron thin film mesoscopic solar cell with efficiency exceeding 9%. Scientific Reports. 2, 591(2012).
- Zhou, H., et al. Interface engineerin....
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Nachdrucke und Genehmigungen
