Name: Oogsten Zonne-energie door middel van Charge-scheiden Nanokristallen en hun Solids (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-08-23T12:03:00.000+00:00
Duration: 13 min 29 s
Description: Ontdek de fabricage van fotoactieve halfgeleider-nanokristallen voor zonne-energie. Deze methode combineert zinkselenide en cadmiumsulfide voor efficiënte ladingscheiding in fotokatalyse en fotovoltaïsche toepassingen.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

We willen graag Dr Felix Castellano (BGSU) en NR Neal erkennen voor advies en waardevolle discussies. We dankbaar erkennen Obor &quot;Material Networks&quot;-programma en Bowling Green State University voor financiële steun. Dit werk werd mede ondersteund door de NSF onder Award CHE - 1112227.

1. Synthese van ZnSe Core Nanokristallen 8 <ol><li> Place 7,0 g ODA en een magnetische roerstaaf in een driehalskolf. </li><li> In een afzonderlijke kolf combineren 0,063 g Se en 2,4 ml TOP en voeg een magnetische roerstaaf. Het mengsel van TOP en selenium worden ontgast onder vacuüm gedurende 30 minuten. </li><li> Ontgas ODA gedurende 90 min bij 120 ° C, vervolgens onder Ar stroom met een brede glazen uitlaat. </li><li> ODA warmte tot 300 ° C en, en injecteer Se mengsel. Laat de temperatuur terug naar 300 ° C. </li><li> Injecteer 1,0 ml Et 2 Zn (10% gew. In hexaan) aan de reactiekolf en laat reageren bij 265 ° C gedurende 3 min, of totdat de exciton absorptiepiek verschuift naar een gewenste golflengte (λ = 350-400 nm), waarna de kolf verwijderd uit de verwarmingsmantel. </li><li> Zodra de temperatuur van de reactiekolf daalt tot ~ 60 ° C, voeg 12 ml methanol en worden gesplitst in twee 15-ml centrifugebuizen, bijvullen met methanol. Centrifugeer gedurende 5 minuten en giet afde vloeibare fase. Los het neergeslagen nanokristallen in tolueen en herhaal. </li></ol> 2. Groei van CdS Rods op ZnSe Cores 9 <ol><li> Combineer 3,0 g TOPO, 0,280 g ODPA, 0,080 g HPA, en 0,090 g CdO en voeg een magnetische roerstaaf in een driehalskolf. </li><li> In een afzonderlijke kolf combineren 0,120 g S, en 4,0 ml TOP en voeg een magnetische roerstaaf. </li><li> Ontgas CdO oplossing gedurende 45 min bij 150 ° C en TOP 45 min bij 120 ° C, vervolgens onder Ar stroom met brede glazen uitlaten. </li><li> Verwarm de oplossing tot 380 CdO ° C tot CdO opgelost en de oplossing is helder en kleurloos. Ondertussen de S oplossing verwarmd tot 120 ° C totdat S opgelost en het mengsel is helder en kleurloos. </li><li> Voeg alle ZnSe uit stap 1 aan de S-oplossing. </li><li> Voeg 2,0 ml van TOP naar de Cd-oplossing en laat de temperatuur terug naar 380 ° C. Nadat 380 ° C bereikt, direct injecteren van de oplossing in de S Cd oplossing. </li><li>Laat de nanorods om te groeien voor 6-9 min, met inbegrip van de temperatuur herstel tijd, en verwijder de maatkolf uit de verwarmingsmantel. Hoe langer de oplossing blijft op de warmte, hoe langer de stangen zijn. </li><li> Het product kan een groene gel zijn, toe te voegen chloroform om vloeibaar te maken en in twee flesjes verdeeld. </li><li> Neerslag nanokristallen in ethanol, giet de vloeibare fase, en los het neergeslagen nanokristallen in chloroform. </li></ol> 3. Groei van Pt Tip op CdS Rods 10 <ol><li> Combineer 0,2 ml OA, 0,2 ml oleylamine, 10 ml difenylether en 43 mg 1,2-hexadecanediol en voeg een magnetische roerstaaf in een kolf. </li><li> Ontgassen van het mengsel gedurende 1 uur bij 80 ° C, vervolgens onder Ar stroom en verhogen temp tot 200 ° C. </li><li> Een mengsel van CdS staven in chloroform en 20 mg Pt (II) acetylacetonaat. Na 5-7 minuten van het reactiemengsel wordt bij 190 ° C, de oplossing zwart. Neem de kolf van het vuur. </li><li> Neerslag nanokristallen in een 100:03 mengsel van methanol in chloroform met een centrifuge en giet de vloeibare fase. Los het neergeslagen kristallen in chloroform en herhaal. </li></ol> 4. Ligand Uitwisseling met MUA 11 <ol><li> In een flacon, verspreiden nanorods in 10 ml chloroform. </li><li> Voeg 0,1 g MUA de nanorod oplossing en ultrasone trillingen totdat alle MUA opgelost. </li><li> In een aparte flacon, los 0,1 g KOH in 20 ml triple gedestilleerd water (TDW). </li><li> Voeg ongeveer 5,0 ml van de TDW oplossing voor de nanorod oplossing en schud krachtig. </li><li> Centrifugeer het mengsel uit stap 4.4 bij 6000 rpm gedurende 1 min. om de waterige en organische fasen te scheiden. </li><li> Verzamel de top (waterige) fase en voeg methanol aan een oplossing die 3:1 methanol om water te bereiken. </li><li> Centrifugeer het mengsel van stap 4.6 bij 6000 rpm gedurende 2 minuten te precipiteren nanokristallen. Giet de vloeibare fase en redisperse de neergeslagen kristallen door sonicatie in TDW. </li><li> Als de organic fase in stap 4.5 nog steeds een deel van de kleur van het origineel nanokristallen oplossing behoudt, herhaalt u de stappen 4,4 tot en met 4.7. </li></ol> 5. Synthese van PBS Cores (Aangepast uit ref. 12) <ol><li> Combineer 0,49 g PbO, 18 ml ODE, en 1-16 ml OA (afhankelijk van gewenste grootte, meer OA opbrengst grotere deeltjes) en voeg een magnetische roerstaaf in een driehalskolf. </li><li> In een afzonderlijke kolf, voeg 10 ml ODE en een magnetische roerstaaf. </li><li> Ontgas beide kolven gedurende 1 uur bij 120 ° C, vervolgens onder Ar stroom. </li><li> Verwarm de oplossing Pb tot 135 ° C. Ondertussen laat de kolf afkoelen met alleen ODE tot kamertemperatuur. </li><li> Voeg 0,21 ml TMS tot kamertemperatuur ODE waarna het mengsel te injecteren in de Pb oplossing bij 135 ° C. </li><li> Verwarm het mengsel bij 135 ° C gedurende 1-5 min (afhankelijk van de gewenste grootte, meer verwarming levert grotere deeltjes), en het in een ijsbad om de reactie te blussen. </li><li> Neerslag nanokristallen in gedestilleerd aceton, uitstorten vanf de vloeibare fase, en los neergeslagen kristallen in tolueen. Herhaal dit nog twee keer. </li></ol> 6. Groei van CdS Shell op PbS Cores 13 <ol><li> Combineer 1,0 g CdO, 6 ml OA en 15 ml ODE en voeg een magnetische roerstaaf in een driehalskolf. </li><li> In een afzonderlijke kolf toe 20-40 mg PBS kernen opgelost in tolueen en een magnetische roerstaaf. </li><li> Verwarm de CDO-oplossing tot 280 ° C totdat de oplossing helder en kleurloos is, daarna afkoelen tot 100 ° C. </li><li> Verwarm de PBS-oplossing tot 110 ° C gedurende niet meer dan 5 min koken overtollige, maar niet alle, oplosmiddel, vervolgens de Cd injecteren oplossing. </li><li> Langzaam het reactiemengsel te verwarmen tot 120-160 ° C (afhankelijk van de gewenste wanddikte). Voor dunnere reservoirs (1-2 monolagen) doof de reactie onmiddellijk na de injectie van de oplossing Cd. </li><li> Zodra de gewenste temperatuur bereikt, de reactie quench Door de kolf in een ijsbad. </li><li> Neerslag kristallen in ethanol, pour van de vloeibare fase en los het neergeslagen kristallen in tolueen. Tweemaal herhalen. Op eindschoonmaak cyclus weer wordt opgelost en bewaar de kristallen in watervrije octaan. </li></ol> 7. Voorbereiding van TiO 2 op FTO / glas substraten <ol><li> Handwas de FTO gecoat glas met reinigingsmiddel (Alconox) en spoelen met gedeïoniseerd water. </li><li> Sonificeer het glas in methanol, aceton, dan isoproponal, gedurende 5 minuten elk en droog met Ar stroom. </li><li> Plaats de glazen in een bad van 75 mM TiCl4 in gedeïoniseerd water en warmte (in lucht) gedurende 30 min bij 70 ° C. </li><li> Spoel het glas met gedeïoniseerd water en droog met Ar, en verhit (in lucht) bij 450 ° C gedurende 1 uur en laat afkoelen tot kamertemperatuur. </li><li> Terwijl het glas koeling oplossen TiO 2 Dyesol pasta in terpinol in een 3:1 gewichtsverhouding. </li><li> Plaats 3 druppels van de TiO 2 mengsel op het midden van de zijde van een FTO droge glasplaatje dat is behandeld met TiCl4 eend centrifugeren gedurende 6 seconden bij 700 rpm en 1 min bij 2.000 tpm. </li><li> Uitgloeien de dia in lucht bij 450-500 ° C totdat de film bruin wordt, dan duidelijk. </li></ol> 8. Spin Coating PbS / CdS in een Film <ol><li> Alle spincoaten stappen uitgevoerd in een argon glovebox. </li><li> Plaats 4-5 druppels PBS / CdS in octaan (10 mg / ml) op een nog dia stap 7 en laat verspreid tot het midden begint te drogen, dan spin 5 seconden bij 600 tpm en vervolgens 15 sec bij 2.500 rpm. </li><li> Plaats 10 druppels van een 1:3 MPA: methanol oplossing op de dia volledig bedekken van het oppervlak en spin gedurende 5 seconden bij 600 rpm, en 15 sec bij 2.500 rpm. </li><li> Wassen oppervlak met methanol door 10 druppels op de dia en centrifugeren gedurende 5 seconden bij 600 rpm, en 15 sec bij 2.500 rpm. </li><li> Wassen oppervlak met octaangetal van dezelfde methode als in stap 8.4. </li><li> Herhaal stappen 8.2-8.5 voor elke volgende laag van de film. </li><li> Uitgloeien de film na elke derde laag bij 150 ° C gedurende 15 minuten. De final film moet een absorptie nabij 1,5 bij de golflengte van de piek van de NC. </li></ol> 9. Dip Coating PbS / CdS Films <ol><li> Bereid een oplossing van 0,43 g cadmium acetaat in 80 ml methanol in een bekerglas groot genoeg zijn om onderdompelen monster. </li><li> Een oplossing van natriumsulfide nonahydraat (Na 2 S • 9H 2 O) in 80 ml ​​methanol in een bekerglas groot genoeg zijn om onderdompelen monster. </li><li> Dompel het monster gedurende 1 minuut in het Cadmium bad en spoelen met methanol. Dan onderdompelen gedurende 1 minuut in de Sulfer bad en spoelen met methanol. </li><li> Herhaal stap 9.3 tot poriën gevuld zijn (over het algemeen 4-8 keer). </li><li> Annealen monster bij 150 ° C gedurende 15 minuten. </li></ol> 10. Films behandeling met 14 CTAB <ol><li> Place 0,25 ml CTAB, opgelost in methanol, bij een concentratie van 10 mg / ml, op film uit stap 9 en laten staan ​​gedurende 1 min dan draaien bij 2500 rpm gedurende 30 sec. </li&gt; <li> Spoel slide met 10 druppels methanol en rotatie tot droog. </li><li> Herhaal 10.1 en 10.2 een keer. </li></ol> 11. Representatieve resultaten De evolutie van de absorptie-en emissiespectra overeenkomt met / CdS / Pt NC ZnSe tijdens elke stap van de synthese wordt bijgehouden in figuur 1. Men kan zien dat figuur 1b absorptie pieken uitdrukt ~ 350 nm en ~ 450, kenmerkend ZnSe en CdS respectievelijk, en, met name, nu geeft het begin van een FL piek bij ~ 550 nm. Dit FL functie is een gevolg van emitterend aangeslagen verval in de ZnSe / CdS interface. Dit type II interdomein FL wordt vervolgens afgeschrikt door de groei van de Pt tip (figuur 1c) door de snelle injectie van de gedelokaliseerde elektronen in de groep metaal. Deze ultrasnelle ladingscheiding maakt het gebruik van het elektron voor de fotokatalytische vermindering van water. Hydrofiele MUA liganden worden vervolgens toegevoegd aan th vergemakkelijkene verwijdering van het gat van ZnSe domein toenemende stabiliteit door het remmen van oxidatie van de halfgeleider kern, waardoor de aanhoudende vermindering van zonne H 2 (Figuur 2). Als gevolg van gat spoelen, de organische liganden vatbaar voor afbraak, maar dit eenvoudig kan worden verminderd door toevoeging van vers liganden, zoals weergegeven in figuur 2. Dus de invoering van hydrofiele liganden niet alleen tot gevolg dat de NC water oplosbaar, maar ook pas de energieën van het systeem de nanostructuur bescherming ten koste van de goedkope, gemakkelijk te vervangen organische surfactanten. Voor PBS / CdS nanokristallen vaste stoffen, Figuur 3a en 3b toont een schema van het fabricageproces en de uiteindelijke inrichting. Figuur 3c een TEM beeld van de kern / schil nanokristallen, blijkt dat de CdS infiltreert gelijkmatig rond de kern PbS. De vaste nanokristallen wordt relatief vrij van poriën inFiguur 3d een SEM beeld van de dwarsdoorsnede van een inrichting. Een gevolg van het reservoir groei, die waarneembaar is blauwverschuiving in zowel de absorptie en emissie pieken. Deze verschuiving wordt toegeschreven aan de kern kleiner PbS de Cd ionen verder infiltreren in de kern, en kan worden gezien in figuur 4. Een grote toename in de emissie ook zichtbaar in figuur 4, vanwege de verbeterde kwantumopsluiting door de CdS shell. De CdS laag is niet alleen de emissie toe, beschermt ook de kern, waardoor de thermische stabiliteit van de vaste stof tot bijna 200 ° C, ongeveer 50 ° C hoger dan een PbS nanokristallen vaste alleen. Geconstrueerd zonnecellen met deze nanokristallen vaste constructie ervan niet alleen in een betere thermische stabiliteit, maar hebben ook aangetoond dat hogere open circuit voltages (zo hoog als 0,7 V) dan de verwante films organisch verbonden zijn. Deze films hebben ook aangetoond een veel hogere tolerantie voor zuurstof atmosfeer, voor de duur van several dagen in normale atmosferische omstandigheden zonder degradatie. <img alt="Figuur 1" src="/files/ftp_upload/4296/4296fig1.jpg" /> Figuur 1. Optische eigenschappen van gefabriceerde heteronanocrystals. (A). De absorptie van ZnSe NC&#39;s die een aangeslagen functie op λ = 390 nm. Bandage emissie werd niet waargenomen voor deze monsters. (B). Emissie en absorptie van ZnSe / CdS nanorods gegroeid van ZnSe kern NC&#39;s. (C). Absorptie van ZnSe / CdS nanorods na Pt afzetting. <img alt="Figuur 2" src="/files/ftp_upload/4296/4296fig2.jpg" /> Figuur 2. Evolutie van de productie van waterstof op MUA afgedekt ZnSe / CdS / Pt heteronanocrystals. De waterstofproductie wordt hervat bij toevoeging van nieuwe liganden aan de ZnSe / CdS / Pt nanodeeltjes. De H2 productiesnelheid (de helling van de nieuwe experimentele curve) na toevoeging van vers liganden (8-12<html> hr) is ongeveer hetzelfde als voor de initiële afbraak (0-8 uur). <img alt="Figuur 3" src="/files/ftp_upload/4296/4296fig3.jpg" /> Figuur 3. Schematische weergave van (a) de stappen van fabricage van Nanocrystal vaste stoffen en (b) de uiteindelijke fotovoltaïsche apparaat. Hieronder zijn SEM beelden van (c) PBS / CdS kern / schil nanokristallen en (d) een zijaanzicht van de vaste nanokristallen. <img alt="Figuur 4" src="/files/ftp_upload/4296/4296fig4.jpg" /> Figuur 4. Veranderingen in de absorptie (onder) en emissie (top PBS NC gevolg van de afzetting van ongeveer een monolaag van het CdS shell. Het krimpen van de PBS kern van het kationenuitwisselende is weergegeven als een verschuiving ≈ 150 nm in beide spectra. PbS De fluorescentie intensiteit wordt door de vorming van type 1 heterostructuur verbeterd. ve_content &quot;fo: keep-together.within-page =&quot; always &quot;&gt; <img alt="Figuur 5" src="/files/ftp_upload/4296/4296fig5.jpg" /> Figuur 5. Schematische weergave van de energie-niveau uitlijning in (a) ZnSe / CdS / Pt kern / staaf / tip structuren en (b) ZnTe / CdS / Pt kern / staaf / tip structuren. Het kiezen van geschikte materialen is van het grootste belang in deze apparaten, zoals gaten van ZnTe geplaatste structuren zitten in een energie niveau dat maakt het reizen van het ligand ongunstig.

<ol><li>Kamat, P. V., Flumiani, M., Dawson, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metal+-+Metal+and+Metal-+Semiconductor+Composite+Nanoclusters%5BTitle%5D)+AND+%22Colloids+Surf.+A%22%5BJournal%5D)">Metal - Metal and Metal- Semiconductor Composite Nanoclusters.</a> Colloids Surf. A. 202, 269-279 (2002).</li>
<li>Dawson, A., Kamat, P. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Complexation+of+Gold+Nanoparticles+with+Radiolytically+Generated+Thiocyanate+Radicals+%28%28SCN%292%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+B%22%5BJournal%5D)">Complexation of Gold Nanoparticles with Radiolytically Generated Thiocyanate Radicals ((SCN)2.</a> J. Phys. Chem. B. 105, 960-966 (2001).</li>
<li>Borensztein, Y., Delannoy, L., Djedidi, A., Barrera, R. G., Louis, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monitoring+of+the+Plasmon+Resonance+of+Gold+Nanoparticles+in+Au%2FTiO2+Catalyst+under+Oxidative+and+Reducing+Atmospheres%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+C%22%5BJournal%5D)">Monitoring of the Plasmon Resonance of Gold Nanoparticles in Au/TiO2 Catalyst under Oxidative and Reducing Atmospheres.</a> J. Phys. Chem. C. 114, 9008(2010).</li>
<li>Acharya, K. P., Khnayzer, R. S., O'Connor, T., Diederich, G., Kirsanova, M., Klinkova, A., Roth, D., Kinder, E., Imboden, M., Zamkov, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Role+of+Hole+Localization+in+Sacrificial+Hydrogen+Production+by+Semiconductor-Metal+Heterostructured+Nanocrystals%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">The Role of Hole Localization in Sacrificial Hydrogen Production by Semiconductor-Metal Heterostructured Nanocrystals.</a> Nano Lett. 11, 2919(2011).</li>
<li>Amirav, L., Alivisatos, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photocatalytic+Hydrogen+Production+with+Tunable+Nanorod+Heterostructures%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+Lett%22%5BJournal%5D)">Photocatalytic Hydrogen Production with Tunable Nanorod Heterostructures.</a> J. Phys. Chem. Lett. 1, 1051-1054 (2010).</li>
<li>Pattantyus-Abraham, A. G., Kramer, I. J., Barkhouse, A. R., Wang, X., Konstantatos, G., Debnath, R., Levina, L., Raabe, I., Nazeeruddin, M. K., Gratzel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Depleted-Heterojunction+Colloidal+Quantum+Dot+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Depleted-Heterojunction Colloidal Quantum Dot Solar Cells.</a> ACS Nano. 4, 3374-3380 (2010).</li>
<li>Kinder, E., Moroz, P., Diederich, G., Johnson, A., Kirsanova, M., Nemchinov, A., O'Connor, T., Roth, D., Zamkov, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+All-Inorganic+Nanocrystal+Solids+through+Matrix+Encapsulation+of+Nanocrystal+Arrays%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Amer.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Fabrication of All-Inorganic Nanocrystal Solids through Matrix Encapsulation of Nanocrystal Arrays.</a> J. Amer. Chem. Soc. 133, 20488-20499 (2011).</li>
<li>Davide, C. P., Liberato, M., Lucia, C. M., Stefan, K., Cinzia, G., Marinella, S., Angela, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shape+and+Phase+Control+of+Colloidal+ZnSe+Nanocrystals%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Mater%22%5BJournal%5D)">Shape and Phase Control of Colloidal ZnSe Nanocrystals.</a> Chem. Mater. 17, 1296-1306 (2005).</li>
<li>Carbone, L., Nobile, C., de Giorgi, M., Sala, F. D., Morello, G., Pompa, P., Hytch, M., Snoeck, E., Fiore, A., Franchini, I. R., Nadasan, M., Silvestre, A. F., Chiodo, L., Kudera, S., Cingolani, R., Krahne, R., Manna, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+Micrometer-Scale+Assembly+of+Colloidal+CdSe%2FCdS+Nanorods+Prepared+by+a+Seeded+Growth+Approach%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Synthesis and Micrometer-Scale Assembly of Colloidal CdSe/CdS Nanorods Prepared by a Seeded Growth Approach.</a> Nano Lett. 7, 2942-2950 (2007).</li>
<li>Habas, S. E., Yang, P., Mokari, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Selective+Growth+of+Metal+and+Binary+Metal+Tips+on+CdS+Nanorods%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Selective Growth of Metal and Binary Metal Tips on CdS Nanorods.</a> J. Am. Chem. Soc. 130, 3294-3295 (2008).</li>
<li>Costi, R., Saunders, A. E., Elmalem, E., Salant, A., Banin, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visible+Light-Induced+Charge+Retention+and+Photocatalysis+with+Hybrid+CdSe-Au+Nanodumbbells%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Visible Light-Induced Charge Retention and Photocatalysis with Hybrid CdSe-Au Nanodumbbells.</a> Nano Lett. 8, 637-641 (2008).</li>
<li>Hines, M. A., Scholes, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Colloidal+PbS+Nanocrystals+with+Size-Tunable+Near-Infrared+Emission%3A+Observation+of+Post-Synthesis+Self-Narrowing+of+the+Particle+Size+Distribution%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Colloidal PbS Nanocrystals with Size-Tunable Near-Infrared Emission: Observation of Post-Synthesis Self-Narrowing of the Particle Size Distribution.</a> Adv. Mater. 15, 1844-1849 (2003).</li>
<li>Pietryga, J. M., Werder, D. J., Williams, D. J., Casson, J. L., Schaller, R. D., Klimov, V. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Utilizing+the+Lability+of+Lead+Selenide+to+Produce+Heterostructured+Nanocrystals+with+Bright%2C+Stable+Infrared+Emission%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Utilizing the Lability of Lead Selenide to Produce Heterostructured Nanocrystals with Bright, Stable Infrared Emission.</a> J. Am. Chem. Soc. 130, 4879-4885 (2008).</li>
<li>Tang, J., Kemp, K. W., Hoogland, S., Jeong, K. S., Liu, H., Levina, L., Furukawa, M., Wang, X., Debnath, R., Cha, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Colloidal-quantum-dot+photovoltaics+using+atomic-ligand+passivation%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mat%22%5BJournal%5D)">Colloidal-quantum-dot photovoltaics using atomic-ligand passivation.</a> Nat. Mat. 10, 765-771 (2011).</li>
</ol>

Geen belangenconflicten verklaard.

Deze studie laat zien hoe samengestelde platforms van anorganische nanokristallen kan worden gebruikt om een ​​ruimtelijke scheiding van fotogeïnduceerde kosten te bereiken. In het bijzonder, deze composieten kunnen fine-tuning van de verdeling van de kosten over de twee domeinen, die zijn dan beschikbaar om ofwel fotokatalytische of fotovoltaïsche functie uit te voeren. Zo kan efficiënt fotokatalysatoren worden gemaakt als donor en acceptor nanokristallen domeinen ingebouwd in een nanodeeltje. De energiebalans van een ...

<table border="1"><tbody><tr><td> Naam van het reagens </td><td> Vennootschap </td><td> Catalogusnummer </td><td> Opmerkingen (optioneel) </td></tr><tr><td> octadecylamine (ODA), 90% </td><td> Visser </td><td> AC12932-0050 </td><td></td></tr><tr><td> selenium (Se), 200 mesh </td><td> Acros </td><td> AC19807-2500 </td><td></td></tr><tr><td> tri-n-octylphosphine (TOP), 97% </td><td> Strem </td><td> 15-6655 </td><td> Luchtgevoelige </td></tr><tr><td> diethylzink (Et2Zn), 10% gew. </td><td> Aldrich </td><td> 22080 </td><td> Air Gevoelig, Light Sensitive </td></tr><tr><td> methanol, 99,8%, watervrij </td><td> Aldrich </td><td> 179337 </td><td></td></tr><tr><td> tolueen, 99,8%, watervrij </td><td> Aldrich </td><td> 244511 </td><td></td></tr><tr><td> tri-n-octylphosphine oxide (TOPO), 99% </td><td> Aldrich </td><td> 223301 </td><td></td></tr><tr><td> n-octadecylphosphonic acid (ODPA), 98% </td><td> PCI Synthese </td><td> 104224 </td><td></td></tr><tr><td> hexylphosphonic acid (HPA), 98% </td><td> PCI Synthese </td><td> 4721-24-8 </td><td></td></tr><tr><td> cadmiumoxide (CDO), 99,99% </td><td> Aldrich </td><td> 202894 </td><td></td></tr><tr><td> zwavel (S), 99,999% </td><td> Acros </td><td> AC19993-0500 </td><td> Sterke geur </td></tr><tr><td> 11-mercaptoundecanoic zuur (MUA), 95% </td><td> Aldrich </td><td> 450561 </td><td></td></tr><tr><td> kaliumhydroxide (KOH) </td><td> Acros </td><td> AC13406-0010 </td><td></td></tr><tr><td> chloroform </td><td> VWR </td><td> EM-CX1059-1 </td><td></td></tr><tr><td> loodoxide (PbO), 99,999% </td><td> Aldrich </td><td>32306-1KG </td><td></td></tr><tr><td> 1-octadeceen (ODE), 90% </td><td> Aldrich </td><td> O806-25ML </td><td></td></tr><tr><td> oliezuur (OA), 90% </td><td> Aldrich </td><td> O1008-1G </td><td></td></tr><tr><td> bis (trimethylsilyl) sulfide (TMS), synthetische graad </td><td> Aldrich </td><td> 283134-25G </td><td> Luchtgevoelige, sterke geur, zeer reactieve </td></tr><tr><td> aceton </td><td> Merck Chemicals </td><td> AX0118-2 </td><td></td></tr><tr><td> cadmiumacetaat </td><td> Acros </td><td> AC31713-5000 </td><td></td></tr><tr><td> natriumsulfide nonahydraat (Na 2 S • 9H 2 O), 98% </td><td> Alfa Aesar </td><td> CB1100945 </td><td> Lichtgevoelige </td></tr><tr><td> hexadecyltrimethyl ammonium bromide (CTAB), 99% </td><td> Sigma </td><td> H6269-100G </td><td></td></tr><tr><td> oleylamine, 70% </td><td> Aldrich </td><td> O7805-5G </td><td></td></tr><tr><td> difenylether </td><td> Alpha Aesar </td><td> 101-84-8 </td><td></td></tr><tr><td> 1,2-hexadecanediol </td><td> TCI </td><td> 6920-24-7 </td><td></td></tr><tr><td> Pt (II) acetylacetonaat, 97% </td><td> Aldrich </td><td> 282782-5G </td><td></td></tr><tr><td> isopropanol, 99,8%, watervrij </td><td> Acros </td><td> AC32696-0025 </td><td></td></tr><tr><td> titaantetrachloride (TiCl4), 99,9% </td><td> Aldrich </td><td> 697079-25G </td><td> Extreem lucht gevoelige </td></tr><tr><td> titaandioxide, DSL 90T </td><td> DyeSol </td><td> DSL 90T </td><td></td></tr><tr><td> terpineol </td><td> MP Biomedische </td><td> 98-55-5 </td><td></td></tr><tr><td> 3-mercaptopropionzuur (MPA), 99% </td><td> Alfa Aesar </td><td> A10435 </td><td> Sterke geur </td></tr><tr><td> octaan, watervrij, 99% </td><td> Aldrich </td><td> 412236 </td><td></td></tr></tbody></table>

oogsten zonne-energie door middel van charge-scheiden nanokristallen en hun solids

Harvesting Solar Energy by Means of Charge-Separating Nanocrystals and Their Solids

Samenvoegen van verschillende halfgeleidermaterialen in een nano-composiet biedt synthetische middelen voor de ontwikkeling van nieuwe materialen met een opto uitstekende controle over de ruimtelijke verdeling van de ladingsdragers in materiaal interfaces. Aangezien deze studie toont, kan een combinatie van donor-acceptor nanokristallen (NC) domeinen in een nanodeeltje tot het realiseren van efficiënte fotokatalytische 1-5 materialen, terwijl een gelaagd samenstel van donor-en acceptor-like nanokristallen films leidt tot fotovoltaïsche materialen. Aanvankelijk was de document richt zich op de synthese van samengestelde anorganische nanokristallen, bestaande uit lineair gestapeld ZnSe, CdS, en Pt domeinen, die gezamenlijk bevorderen fotogeïnduceerde lading scheiding. Deze structuren worden in waterige oplossingen voor de fotokatalyse van water onder zonnestraling, resulterend in de productie van H2 gas. De fotogeïnduceerde scheiding verbeterenlasten, wordt een nanorod morfologie met een lineaire gradiënt afkomstig van een intrinsieke elektrisch veld gebruikt 5. De inter-domein energetica worden dan geoptimaliseerd om photogenerated elektronen drijven naar de katalytische plaats Pt terwijl verdrijven de gaten op het oppervlak van ZnSe domeinen voor verloren regeneratie (via methanol). We tonen aan dat de enige manier om waterstof te produceren is electron-donerende liganden gebruiken om de oppervlaktetoestanden passiveren door het afstemmen van het energieniveau aanpassing aan de halfgeleider-ligand interface. Stabiele en efficiënte reductie van water wordt toegestaan ​​door deze liganden omdat zij vacatures in de valentieband van de halfgeleider domein, waardoor energie gaatjes van beschadigen. Specifiek laten we zien dat de energie van het gat naar de ligandrest, waarbij de halfgeleider domein functioneel. Dit stelt ons in staat om de hele nanokristallen-ligand-systeem terug te keren naar een functionele staat, wanneer de liganden worden afgebroken, Door het toevoegen van nieuwe liganden aan het systeem 4. Om een fotovoltaïsche lading scheiding te bevorderen, gebruiken we een composiet uit twee lagen vaste stof van PbS en TiO 2 films. In deze configuratie worden fotogeïnduceerde elektronen geïnjecteerd in TiO 2 en worden vervolgens opgepikt door een FTO electrode, terwijl gaten worden toegewezen aan een Au-elektrode via PbS laag 6. Om dit laatste te ontwikkelen introduceren we een Semiconductor Matrix Encapsulated Nanocrystal Arrays (Smena) strategie, die hechting PBS NC&#39;s kunnen in de omringende matrix van CdS halfgeleider. Dientengevolge vervaardigd vaste vertonen uitstekende thermische stabiliteit, toegeschreven aan de hetero-structuur van nanokristallen-matrix interfaces en tonen overtuigend light-harvesting prestaties prototype zonnecellen 7.

Een algemene strategie voor de ontwikkeling van lading-scheiden van halfgeleider nanokristallen composieten inzetbaar voor zonne-energie productie wordt gepresenteerd. We zien dat de assemblage van donor-acceptor nanokristallen domeinen in een nanodeeltje geometrie ontstaat een fotokatalytische functie, terwijl bulk heterojuncties van donor-acceptor nanokristallen films kunnen worden gebruikt voor fotovoltaïsche omzetting.

Oogsten Zonne-energie door middel van Charge-scheiden Nanokristallen en hun Solids

Het samenvoegen van verschillende halfgeleidermaterialen in een enkel nanocomposiet biedt synthetische mogelijkheden voor de ontwikkeling van nieuwe opto-elektronische materialen ...

Het algemene doel van deze procedure is het vervaardigen van fotoactieve nanokristallen en nanokristalfilms. Dit wordt bereikt door eerst het elektronendonorkomponent van zinkselenide te vervaardigen. De tweede stap is het overgroeien van zinkselenide met het elektronacceptorkomponent van cadmiumsulfide.Vervolgens wordt de metaalkatalysator afgezet op de donor-acceptor-nanodeeltjes van zinkselenide-cadmiumsulfide voor de synthese van fotoactieve films van halfgeleidende nanokristallen. Er wordt vervolgens gedemonstreerd hoe loodsulfide-nanokristalarrays kunnen worden ingebed in een cadmiumsulfide-matrix; uiteindelijk wordt de fotoactiviteit van zowel geïsoleerde zinkselenide-cadmiumsulfide-platinumnanokristallen als loodsulfide-cadmiumsulfide-films aangetoond. Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van bestaande methoden is dat deze directe, volledig anorganische koppeling van de lichtabsorber en de katalysator mogelijk maakt.Wij geloven dat deze methode kan bijdragen aan het lopende onderzoek op het gebied van fotokatalyse. Hoewel de gefabriceerde materialen primair zijn ontworpen voor waterstofproductie, kunnen ze ook worden toegepast voor andere katalytische f

harvesting-solar-energy-means-charge-separating-nanocrystals-their

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

Polykristallijn silicium dunne-film zonnecellen op glas worden vervaardigd door afzetting van boor en fosfor gedoteerd silicium lagen gevolgd door kristallisatie, defect passivering en metallisatie. Plasmonische licht-trapping wordt ingeleid door de vorming van Ag nanodeeltjes op de silicium celoppervlak afgedekt met een diffuus reflector resulteert in ~ 45% fotostroom toebehoren.

Polykristallijn silicium dunne-film zonnecellen met plasmonische-enhanced Light-trapping

Een geïntegreerd apparaat, voorzien van een kleurstof zonnecel en triplet-triplet annihilatie up-conversie-eenheid werd geproduceerd, bieden verbeterde licht oogsten, uit een breder deel van het zonnespectrum. Onder bescheiden bestraling niveaus een aanzienlijk verbeterde respons op lage energie fotonen werd aangetoond, wat een recordcijfer van verdienste voor-kleurstof zonnecellen.

De integratie van een Drietal-triplet Annihilation Up-conversie systeem om Dye-zonnecel Response to Sub-bandgap Light Enhance

Er wordt een methode gepresenteerd voor het vervaardigen, onder omgevingscondities, van organische fotovoltaïsche tandem-apparaten in een parallelle configuratie. Deze apparaten beschikken over een door lucht verwerkte, semi-transparante, koolstofnanobuis-gemeenschappelijke kathode.

Ambient Methode voor de productie van een ionisch Gated koolstof nanobuis Common Cathode in Tandem organische zonnecellen

Tinsulfide (SnS) is een kandidaatmateriaal voor op Aarde abundantie, niet-toxische zonnecellen. Hier demonstreren we de fabricageprocedure van de SnS-zonnecellen met behulp van atoomlaagdeposition, wat een gecertificeerde energieconversie-efficiëntie van 4,36% oplevert, en thermische verdamping die 3,88% oplevert.

Het maken van Record-efficiëntie SnS Zonnecellen door thermische verdamping en Atomic Layer Deposition

De fabricage van hoogcontrastroosters als parallel spectrumsplitsend dispersie-element in een geconcentreerd fotovoltaïsch systeem wordt gedemonstreerd. Fabricageprocessen inclusief nano-imprint litografie, TiO2 sputteren en reactieve ionen-etsen worden beschreven. Reflectiemeetresultaten worden gebruikt om de optische prestaties te karakteriseren.

Fabrication van High Contrast Roosters voor de Spectrum Splitting Dispersieve Element in een geconcentreerde Zonneinstallatie

Er wordt een haalbare op transferdruk gebaseerde methodologie beschreven om plasmonische metaalnanostructuren in zonnepanelen te introduceren. Met behulp van nanopijler poly(dimethylsiloxane) stempels, werd een Ag-gebaseerde geordende nanodisk-array geïntegreerd met standaard gehydrogeneerde microkristallijne Si-zonnepanelen, wat leidde tot verbeterde prestaties van het apparaat als gevolg van plasmonisch lichtopsluiting.

Integratie van Licht Trapping Silver Nanostructures in gehydrogeneerde Microkristallijn silicium zonnecellen door Transfer Printing

Hier presenteren we een protocol om organische dunne film zonnecellen met behulp van een mini-slot sterven coater en de bijbehorende in-line structuur karakteriseringen met behulp van synchrotronstraling scattering technieken te fabriceren.

Printing Fabrication van Bulk Heterojunction Solar Cells en In Situ Morfologie karakterisering

Dit protocol beschrijft de synthese en afzetting van oplossing anorganische nanokristallen laag voor laag op dunne film elektronica op niet-geleidende oppervlakken te produceren. Solvent-gestabiliseerde inkten kunnen volledige fotovoltaïsche apparaten op glassubstraten via spin en neveldeklaag volgende post-depositie ligand uitwisseling en sinteren produceren.

Fabricage van Fully Solution Verwerkte Anorganische Nanocrystal Fotovoltaïsche apparaten

Het algemene doel van dit project was om elektrospinning te gebruiken om een ​​fotoanode te vervaardigen met verbeterde prestaties voor kleurstofgevoeligte zonnecellen.

Elektrospinning van fotokatalytische elektroden voor kleurstofgevoeligte zonnecellen

Dit manuscript wordt beschreven hoe om te ontwerpen en fabriceren van efficiënte omgekeerde SMPV1:PC71BM zonnecellen met ZnO nanostaafjes (NRs) gegroeid op een hoge kwaliteit Al-doped ZnO (AZOKLEURSTOFFEN) zaad laag. De goed uitgelijnde verticaal georiënteerde ZnO NRs tentoonstelling hoge kristallijne eigenschappen. Het omzettingsrendement van de macht van zonnecellen kan 6.01% bereiken.

Goed uitgelijnde verticaal georiënteerde ZnO nanostaafjes matrices en hun toepassing in omgekeerde kleine Molecule zonnecellen

De efficiënte Solar-waterstofproductie is recentelijk gerealiseerd op Gefunctionaliseerde halfgeleider-electrocatalyst-systemen in een fotoelektrochemische halfcel in de micro zwaartekrachtomgeving bij de Bremen drop Tower. Hier rapporteren we de experimentele procedures voor het vervaardigen van het halfgeleider-electrocatalyst-apparaat, Details van de experimentele opstelling in de druppel capsule en de experimentele sequentie tijdens vrije val.

Experimentele methoden voor efficiënte productie van zonne-energie waterstof in de omgeving van microzwaartekracht

Ontdek de fabricage van fotoactieve halfgeleider-nanokristallen voor zonne-energie. Deze methode combineert zinkselenide en cadmiumsulfide voor efficiënte ladingscheiding in fotokatalyse en fotovoltaïsche toepassingen.

Oogsten Zonne-energie door middel van Charge-scheiden Nanokristallen en hun Solids

Meer video's verkennen