Questo lavoro dimostra una facile sintesi a temperatura ambiente delle nanoplate colloidali con alogente di piombo confinato con alogenora perovskite con metodo di riprecipitazione assistita dal ligando. Nanoplatelets sintetici mostrano caratteristiche ottiche spettrali strette e una continua suntabilità spettrale in tutta la gamma visibile variando la composizione e gli spessori.
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Articolo metodologico
Facile sintesi di Colloidal Lead Halide Haovskite Nanoplatelets via Ligand-Assisted Reprecipitation
In questo articolo
Sommario
Abstract
In questo lavoro, dimostriamo un metodo facile per la sintesi colloidale di alocato di piombo perovskite perovskite (formula chimica: L2[ABX3]n-1BX4, L: butylammonium e octillipanio, A: metilalofio o formamidinium, B: piombo, X: bromuro e iodino, n: numero di [BX6]4- strati ottahedrali nella direzione dello spessore nanoplacca) tramite riprecipitazioni assistite dal ligando. Le singole soluzioni precursori di perovskite vengono preparate sciogliendo ogni sale costituente delle nanoplase in N,N-dimetilformamide (DMF), che è un solvente organico polare, e quindi mescolando in rapporti specifici per lo spessore e la composizione mirati delle nanomisure. Una volta che la soluzione precursore mista viene lasciata cadere nel toluene non polare, il brusco cambiamento nella solubilità induce la cristallizzazione istantanea delle nanolacche con ligandi di alode alchilammonium legati alla superficie che forniscono stabilità colloidale. Gli spettri di fotoluminescenza e assorbimento rivelano caratteristiche emissive e fortemente confinate quanticamente. La diffrazione a raggi X e la microscopia elettronica di trasmissione confermano la struttura bidimensionale delle nanoplate. Inoltre, dimostriamo che la fessura della banda delle nanolastre perovskite può essere continuamente sintonizzata nella gamma visibile variando la stoichiometria degli ioni di alode. Infine, dimostriamo la flessibilità del metodo di riprecipitazione assistito dal ligando introducendo più specie come ligandi di superficie. Questa metodologia rappresenta una semplice procedura per la preparazione di dispersioni di semiconduttori colloidali 2D emissivi.
Introduzione
Nell'ultimo decennio, la fabbricazione di perovskitidi alocato di piombo 1,2,3,4,5,6 ha evidenziato efficacemente le eccellenti proprietà di questo materiale semiconduttore, comprese le lunghezze lunghe di diffusione del vettore7,8,9,10, sintonizzabilità compositiva4,5,
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Protocollo
NOTA: da qui verranno utilizzate notazioni più semplici di'n ' e'n ' abX' invece della complessa formula chimica di L2BX4 e L2[ABX3]BX4, rispettivamente. Per una migliore stabilità e proprietà ottiche delle nanolastrline perovskite risultanti, si raccomanda di completare l'intera procedura in condizioni inerti49 (cioè un glovebox di azoto).
1. Preparazione della soluzione precursore delle nanotetto perovskite
- Preparare 1 mL di 0,2 M di bromuro di metilio di metilio (MABr), bromuro di tipo formamidinium (FABr), bromuro di piombo (PbBr
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Risultati
L'illustrazione schematica delle nanolastrini perovskite e della procedura di sintesi fornisce una panoramica del materiale e dei dettagli sintetici (Figura 1). Immagini di soluzioni di nanolato perovskite colloidale sotto luce ambientale e UV (Figura 2), combinate con spettri di fotoluminescenza e assorbimento (Figura 3) confermano ulteriormente la natura emissiva e assorbente delle nanopiche. Le immagini TEM (.......
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Discussione
Il prodotto di questa sintesi è le nanolatare colloidali di alocato di piombo ricoperte da ligandi superficiali di alchilammonium (Figura 1a). La figura 1b mostra la procedura sintetica delle nanolacche perovskite colloidali tramite la risalita assistita dal ligando. Per riassumere, i sali precursori costituenti sono stati disciolti in un DMF solvente polare in rapporti specifici per lo spessore e la composizione desiderati, e poi iniettati nel toluene, che non .......
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Dichiarazioni
Gli autori non dichiarano interessi finanziari concorrenti.
Ringraziamenti
Questo lavoro è stato sostenuto dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, Office of Science, Basic Energy Sciences (BES) con il numero di premio DE-SC0019345. Seung Kyun Ha è stata parzialmente sostenuta dalla borsa di studio per il dottorato all'estero della Kwanjeong Education Foundation. Questo lavoro ha fatto uso delle strutture sperimentali condivise MRSEC al MIT, supportate dalla National Science Foundation con il numero di premio DMR-08-19762. Ringraziamo Eric Powers per l'assistenza con le prove e l'editing.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Equipment | |||
| 365nm LED accoppiato a fibra | Thorlabs | M365FP1 | Sorgente di eccitazione (fotoluminescenza) |
| Spettrometro a fibre ottiche Avantes | Avantes | AvaSpec-2048XL | (spettri di fotoluminescenza) |
| Cary 5000 | Agilent Technologies | ( Spettri di assorbimento) | |
| FEI Tecnai G2 Spirit Twin TEM | FEI Company | Microscopia elettronica a trasmissione (TEM) operante a 120kV | |
| PANalytical X'Pert Pro MPD | Malvern Panalytical | X-ray diffraction (XRD) operante a 45 kV e 40 mA con una sorgente di radiazione in rame. | |
| Materiali | |||
| n-butilammonio bromuro (BABr) | GreatCell Solar | MS305000-50G | |
| n-butilammonio cloruro (BACl) | Fisher Scientific | B071025G | butilammina cloridrato |
| n-butilammonio (BAI) | Sigma-Aldrich | 805874-25G | |
| N,N-dimetilforamide (DMF) | Sigma-Aldrich | 227056-1L | Anidro, 99,8% |
| bromuro di n-dodecilammonio (DDABr) | GreatCell Solar | MS300880-05 | |
| bromuro di formamidinio (FABr) | GreatCell Solar | MS350000-100G | |
| ioduro di formamidinio (FAI) | GreatCell Solar | MS150000-100G | |
| n-esilammonio bromuro (HABr) | GreatCell Solar | MS300860-05 | |
| bromuro di piombo (PbBr2) | Sigma-Aldrich | 398853-5G.99.999 | % |
| cloruro di piombo (PbCl2) | Sigma-Aldrich | 268-690-5G | 98% |
| ioduro di piombo (PbI2) soluzione | Sigma-Aldrich | 795550-10ML | 0.55M in DMF |
| bromuro di metilammonio (MABr) | GreatCell Solar | MS301000-100G | |
| ioduro di metilammonio (MAI) | GreatCell Solar | MS101000-100G | |
| n-ottilammonio bromuro (OABr) | GreatCell Solar | MS305500-50G | |
| n-ottilammonio cloruro (OACl) | Fisher Scientific | O04841G | ottilammina cloridrato |
| n-ottilammonio ioduro (OAI) | GreatCell Solar | MS105500-50G | |
| isopentilammonio bromuro (i-PABr) | GreatCell Solar | MS300710-05 | |
| toluene | Sigma-Aldrich | 244511-1L | Anidro, 99,8% |
Riferimenti
- 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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Ristampe e permessi
