Este trabajo demuestra la síntesis fácil de temperatura ambiente de las nanoplaquetas de haluro de plomo confinado coloidal por método de reprecipitación asistida por ligando. Las nanoplaquetas sintetizadas muestran características ópticas espectralmente estrechas y una completa atún espectral en todo el rango visible variando la composición y los espesores.
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Artículo de método
Síntesis facil de haluro de plomo coloidal Perovskite Nanoplatelets a través de la reprecipitación asistida por ligand
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Resumen
Resumen
En este trabajo, demostramos un método fácil para la síntesis de nanoplaquetas de haluro de plomo coloidal perovskita (fórmula química: L2[ABX3]n-1BX4, L: butylammonium y octylammonium, A: methylamonio o formamidinium, B: plomo, X: bromuro y yoduro, n: número de [BX6]4- capas octahedral esdecir en la dirección del espesor de las nanoplaquetas) a través de la reprecipitación asistida por ligando. Las soluciones individuales precursoras de perovskita se preparan disolviendo cada sal constituyente de nanoplaquetas en N,N-dimetilformamida (DMF), que es un disolvente orgánico polar, y luego se mezclan en proporciones específicas para el espesor y la composición de nanoplaquetas dirigidas. Una vez que la solución precursora mixta se deja caer en el tolueno no polar, el cambio abrupto en la solubilidad induce la cristalización instantánea de nanoplaquetas con ligandos de halogenuro de alquilanio ligados unidos de alquilmonio ligados ligados de alquilanio ligados unidos de superficie que proporcionan estabilidad coloidal. Los espectros de fotoluminiscencia y absorción revelan características emisivas y fuertemente confinadas cuánticas. La difracción de rayos X y la microscopía electrónica de transmisión confirman la estructura bidimensional de las nanoplaquetas. Además, demostramos que la brecha de banda de las nanoplaquetas de perovskita se puede ajustar continuamente en el rango visible variando la estequiometría de los iones de halogenuros. Por último, demostramos la flexibilidad del método de reprecipitación asistida por ligando mediante la introducción de múltiples especies como ligandos de tapa de superficie. Esta metodología representa un procedimiento simple para preparar dispersiones de semiconductores coloidales 2D emisivos.
Introducción
En la última década, la fabricación de haluros de plomo perovskites células solares1,2,3,4,5,6 ha puesto de relieve efectivamente las excelentes propiedades de este material semiconductor, incluidas las longitudes de difusión de portadoras largas7,8,9,10, tunabilidad compositiva4,5,<....
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Protocolo
NOTA: A partir de aquí se utilizarán notaciones más sencillas de 'n a 1 BX' y 'n a 2 ABX' en lugar de la compleja fórmula química de L2BX4 y L2[ABX3]BX4, respectivamente. Para una mejor estabilidad y propiedades ópticas de las nanoplaquetas de perovskita resultantes, se recomienda completar todo el procedimiento en condiciones inertes49 (es decir, una guantera de nitrógeno).
1. Preparación de la solución precursora de nanoplaquetas de perovskita
- Preparar 1 ml de soluciones de 0,2 M de bromuro de metilamonio (MABr), bromuro de formamidi....
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Resultados
La ilustración esquemática de las nanoplaquetas de perovskita y el procedimiento de síntesis ofrece una visión general de los detalles materiales y sintéticos(Figura 1). Las imágenes de las soluciones de nanoplaquetas de perovskita coloidal bajo luz ambiental y UV(Figura 2),combinadas con espectros de fotoluminiscencia y absorción (Figura 3) confirman aún más el carácter emisivo y absorbente de las nanoplaquetas. Las imágenes TEM
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Discusión
El producto de esta síntesis son nanoplaquetas de halogenuros de plomo coloidal cubiertas por ligandos superficiales de halogenuros de alquilammonio (Figura 1a). La Figura 1b muestra el procedimiento sintético de las nanoplaquetas de perovskita coloidal a través de la reprecipitación asistida por ligando. En resumen, las sales precursoras constituyentes se disolvieron en un Disolvente polar DMF en proporciones específicas para el espesor y la composición deseado.......
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Divulgaciones
Los autores no declaran intereses financieros en competencia.
Agradecimientos
Este trabajo fue apoyado por el Departamento de Energía de los Estados Unidos, Oficina de Ciencias de la Energía, Ciencias Básicas de la Energía (BES) bajo el número de premio DE-SC0019345. Seung Kyun Ha fue parcialmente apoyado por la Beca del Programa de Doctorado en El Extranjero de la Fundación de Educación Kwanjeong. Este trabajo hizo uso de las Instalaciones Experimentales Compartidas de MRSEC en el MIT, con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias bajo el número de premio DMR-08-19762. Agradecemos a Eric Powers por su ayuda con la prueba y edición.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| < / fuerte> | |||
| 365 nm LED acoplado a fibra | Thorlabs | M365FP1 | Fuente de excitación (fotoluminiscencia) |
| Espectrómetro de fibra óptica | Avantes Avantes | AvaSpec-2048XL | Detector de fotoluminiscencia (espectros de fotoluminiscencia) |
| Cary 5000 | Agilent Technologies | ( Espectros de absorción) | |
| FEI Tecnai G2 Spirit Twin TEM | FEI | Company Microscopía electrónica de transmisión (TEM) operando a 120kV | |
| PANalytical X'Pert Pro MPD | Malvern Difracción de | rayos X (XRD) analítica de Malvern operando a 45 kV y 40 mA con una fuente de radiación de cobre. | |
| Materials | |||
| n-butilamonio fuerte (BABr) | GreatCell Solar | MS305000-50G | |
| cloruro de n-butilamonio (BACl) | Clorhidrato de butilamina | B071025G | Fisher Scientific |
| yoduro de n-butilamonio (BAI) | Sigma-Aldrich | 805874-25G | |
| N,N-dimetilforamida (DMF) | Sigma-Aldrich | 227056-1L | Anhidro, 99.8% |
| n-bromuro de dodecilamonio (DDABr) | GreatCell Solar | MS300880-05 | |
| FABr) | GreatCell Solar | MS350000-100G | |
| yoduro de formamidinio (FAI) | GreatCell Solar | MS150000-100G | |
| bromuro de n-hexilamonio (HABr) | GreatCell Solar | MS300860-05 | |
| bromuro de plomo (PbBr2) | Sigma-Aldrich | 398853-5G.99.999 | % |
| cloruro de plomo (PbCl2) | Sigma-Aldrich | 268-690-5G | 98% |
| solución de yoduro de plomo (PbI2) | Sigma-Aldrich | 795550-10ML | 0.55M en DMF |
| bromuro de metilamonio (MABr) | GreatCell Solar | MS301000-100G | |
| yoduro de metilamonio (MAI) | GreatCell Solar | MS101000-100G | |
| bromuro de n-octilamonio (OABr) | GreatCell Solar | MS305500-50G | |
| cloruro de n-octilamonio (OACl) | Fisher Scientific | O04841G | clorhidrato de octilamina |
| n-yoduro de octilamonio (OAI) | GreatCell Solar | MS105500-50G | |
| bromuro de iso-pentilamonio (i-PABr) | GreatCell Solar | MS300710-05 | |
| tolueno | Sigma-Aldrich | 244511-1L | Anhidro, 99.8% |
Referencias
- 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....
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Reimpresiones y permisos
