Ta praca demonstruje łatwą syntezę w temperaturze pokojowej koloidalnych, ograniczonych kwantowo nanopłytek perowskitu halogenku ołowiu metodą wspomaganą przez ligand. Zsyntetyzowane nanopłytki krwi wykazują spektralnie wąskie cechy optyczne i ciągłą dostrajalność widmową w całym zakresie widzialnym poprzez zmianę składu i grubości.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Łatwa synteza koloidalnych nanopłytek perowskitu halogenku ołowiu poprzez recypitację wspomaganą ligandem
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
W tej pracy demonstrujemy łatwą metodę syntezy koloidalnych nanopłytek perowskitu z halogenku ołowiu (Wzór chemiczny: L2[ABX3]n-1 BX4, L: butyloamonia i oktyloamon, A: metyloamon lub formamidyna, B: ołów, X: bromek i jodek, n: liczba [BX6]4- warstwy oktaedryczne w kierunku grubości nanopłytek) poprzez recypitację wspomaganą ligandem. Poszczególne roztwory prekursorów perowskitów przygotowuje się poprzez rozpuszczenie każdej soli składowej nanopłytek krwi w N,N-dimetyloformamidzie (DMF), który jest polarnym rozpuszczalnikiem organicznym, a następnie zmieszanie w określonych proporcjach w celu uzyskania docelowej grubości i składu nanopłytek. Po upuszczeniu zmieszanego roztworu prekursora do niepolarnego toluenu, nagła zmiana rozpuszczalności indukuje natychmiastową krystalizację nanopłytek krwi z związanymi powierzchniowo ligandami halogenku alkiloamonu zapewniającymi stabilność koloidalną. Widma fotoluminescencyjne i absorpcyjne ujawniają cechy emisyjne i silnie ograniczone kwantowo. Dyfrakcja rentgenowska i transmisyjna mikroskopia elektronowa potwierdzają dwuwymiarową strukturę nanopłytek. Ponadto wykazaliśmy, że przerwa energetyczna nanopłytek perowskitu może być w sposób ciągły dostrajana w zakresie widzialnym poprzez zmianę stechiometrii jonów halogenkowych. Na koniec wykazujemy elastyczność metody recypitacji wspomaganej ligandami, wprowadzając wiele gatunków jako ligandy z czapeczką powierzchniową. Metodologia ta stanowi prostą procedurę przygotowania dyspersji emisyjnych półprzewodników koloidalnych 2D.
Wprowadzenie
W ciągu ostatniej dekady produkcja ogniw słonecznych z perowskitów halogenku ołowiu1,2,3,4,5,6 skutecznie podkreśliło doskonałe właściwości tego materiału półprzewodnikowego, w tym długie długości dyfuzji nośników7,8,9,10, możliwość modyfikacji kompozycji4,5,1....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
UWAGA: Prostsze zapisy 'n = 1 BX' i 'n = 2 ABX' będą używane tutaj zamiast złożonego wzoru chemicznego odpowiednio L2BX4 i L2[ABX3]BX4. W celu uzyskania lepszej stabilności i właściwości optycznych otrzymanych nanopłytek perowskitu, zaleca się przeprowadzenie całej procedury w warunkach obojętnych49 (tj. komora rękawicowa z azotem).
1. Przygotowanie roztworu prekursora nanopłytek perowskitu
- Przygotować ~1 ml 0,2 M roztworów bromku metyloamoniowego (MABr), bromku formamidyny (FABr), bromku ołowiu (PbBr2), bromku butyloamonu....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Schematyczny rysunek nanopłytek perowskitowych oraz procedury syntezy przedstawia ogólny opis materiału i szczegóły syntezy (Rysunek 1). Zdjęcia koloidalnych roztworów nanopłytek perowskitowych w świetle widzialnym i UV (Rysunek 2), wraz ze spektrami fotoluminescencji i absorpcji (Rysunek 3), dodatkowo potwierdzają emisyjny i absorpcyjny charakter nanopłytek. Obrazy TEM (Rysunek 4) oraz dyfraktogramy XR.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Produktem tej syntezy są koloidalne nanopłytki halogenku ołowiu pokryte ligandami powierzchniowymi halogenku alkiloamonu (ryc. 1a). Rysunek 1b przedstawia procedurę syntezy koloidalnych nanopłytek perowskitu za pomocą recypitacji wspomaganej ligandem. Podsumowując, składowe sole prekursorowe rozpuszczono w polarnym rozpuszczalniku DMF w określonych proporcjach dla pożądanej grubości i składu, a następnie wstrzyknięto do toluenu, który jest niepolarny. Ze względu.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Autorzy deklarują brak sprzecznych interesów finansowych.
Podziękowania
Ta praca była wspierana przez Departament Energii Stanów Zjednoczonych, Biuro Nauki, Podstawowe Nauki Energetyczne (BES) pod numerem nagrody DE-SC0019345. Seung Kyun Ha był częściowo wspierany przez stypendium Kwanjeong Education Foundation Overseas Doctoral Program. W pracy wykorzystano MRSEC Shared Experimental Facilities w MIT, wspierane przez National Science Foundation pod numerem DMR-08-19762. Dziękujemy Ericowi Powersowi za pomoc w korekcie i edycji.
....Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Sprzęt | |||
| 365nm ze światłowodem 365nm | Thorlabs | M365FP1 | (fotoluminescencja) |
| Spektrometr światłowodowy Avantes | Avantes | AvaSpec-2048XL | (widma fotoluminescencji) |
| UV-Vis Cary 5000 | Agilent Technologies | ( Widma absorpcyjne) | |
| FEI Tecnai G2 Spirit Twin TEM | Firma | Transmisyjna mikroskopia elektronowa (TEM) działająca przy napięciu 120kV | |
| PANalytical X'Pert Pro, MPD | Malvern P-analytical X-ray | diffraction (XRD) działająca przy napięciu 45 kV i 40 mA ze źródłem promieniowania miedzianego. | |
| Materiały | |||
| bromek n-butyloamoniowy (BABr) | GreatCell Solar | MS305000-50G | |
| chlorek n-butyloamoniowy (BACl) | Fisher Scientific | B071025G | chlorowodorek butyloaminy |
| jodek n-butyloamoniowy (BAI) | Sigma-Aldrich | 805874-25G | |
| N,N-dimetyloforamid (DMF) | Sigma-Aldrich | 227056-1L | Bezwodny, 99,8% |
| bromek n-dodecyloamoniowy (DDABr) | Bromek formamidyny GreatCell Solar | MS300880-05 | |
| FABr) | GreatCell Solar | MS350000-100G | |
| jodek formamidyny (FAI) | GreatCell Solar | MS150000-100G | |
| bromek n-heksyloamoniowy (HABr) | GreatCell Solar | MS300860-05 | |
| bromek ołowiu (PbBr2) | Sigma-Aldrich | 398853-5G.99.999 | % |
| chlorek ołowiu (PbCl2) | Sigma-Aldrich | 268-690-5G | 98% |
| roztwór jodku ołowiu (PbI2) | Sigma-Aldrich | 795550-10ML | 0,55M w |
| bromku metyloamonu DMF (MABr) | GreatCell Solar | MS301000-100G | |
| jodek metyloamonu (MAI) | GreatCell Solar | MS101000-100G | |
| bromek n-oktyloamonu (OABr) | GreatCell Solar | MS305500-50G | |
| chlorek n-oktyloamonu (OACl) | Fisher Scientific | O04841G | chlorowodorek oktyloaminy |
| jodek n-oktyloamoniowy (OAI) | GreatCell Solar | MS105500-50G | |
| bromek izopentyloamonu (PABr) | GreatCell Solar | MS300710-05 | |
| toluen | Sigma-Aldrich | 244511-1L | Bezwodny, 99,8% |
Bibliografia
- 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....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
