Waiting
Processando Login

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

Поверхностный синтез коллоидного свинца Галид Перовскит Наноплатовы через Ligand-Assisted Reprecipitation

Published: October 1, 2019 doi: 10.3791/60114
Automatic Translation
1, 1
1Department of Chemical Engineering, Massachusetts Institute of Technology

Summary

Эта работа демонстрирует поверхностный комнатно-температурный синтез коллоидных квантовых свинцовых перовскитных наноплитетов с помощью лиганда методом reprecipitationed. Синтезированные нанопластиночки показывают спектрально узкие оптические особенности и непрерывную спектральную настройку во всем видимом диапазоне, изменяя состав и толщину.

Abstract

В этой работе мы демонстрируем легкий метод для коллоидного свинца галида перовскитна нанопластины синтеза (химическая формула: L2ABX3n-1BX4, L: butylammonium и octylammonium, A: метилламмоний или формамидиниум, B: свинец, X: бромид и йодид, n: число «BX6»4- октагенрные слои в направлении толщины наноплатятки) через ligand-assisted reprecipitation. Индивидуальные решения перовскитных прекурсоров готовятся путем растворения каждой нанопластинок, составляющей соль в N, N-dimethylformamide (DMF), которая является полярным органическим растворителем, а затем смешиваются в специфических соотношениях для целевой толщины нанопластинок и композиции. После того, как раствор смешанного прекурсора сбрасывается в неполярный толуол, резкое изменение растворимости вызывает мгновенную кристаллизацию нанопластинок с поверхностными алкиломоний галидными лигандами, обеспечивающими коллоидную стабильность. Фотолюминесценция и абсорбция спектров выявить эмиссионные и сильно квантовых ограниченных особенностей. Рентгеновская дифракция и электронная микроскопия передачи подтверждают двумерную структуру нанопластинок. Кроме того, мы демонстрируем, что зазор перовскитных нанопластинок может непрерывно настраиваться в видимом диапазоне путем изменения стойихиометрии иона галида (ы). Наконец, мы демонстрируем гибкость метода реприза, помогающего лиганду, внедряя несколько видов в качестве поверхностных лигандов. Эта методология представляет собой простую процедуру для подготовки дисперсий эмиссионных 2D коллоидных полупроводников.

Introduction

В последнее десятилетие, изготовление свинца галид перовскиты солнечных элементов1,2,3,4,5,6 эффективно подчеркнул отличные свойства этого полупроводниковый материал, включая длиннуюдлину диффузии носителя7,8,9,10,композиционную настройку4,5,11 и недорогой синтез12. В частности, уникальный характер толерантности к дефектам13,14 делает свинцовый галид перовскиты принципиально отличается от других полупроводников и, таким образом, весьма перспективным для оптоэлектронных приложений следующего поколения.

В дополнение к солнечным батареям, свинцовые перовскиты, как было показано, делают отличные оптоэлектронные устройства, такие как светоизлучающие диоды6,15,16,17,18, 19,20,21,22,лазеры23,24,25,и фотодетекторы26,27, 28. Особенно, при приготовлении в виде коллоидных нанокристаллов18,29,30,31,32,33,34, 35,36,37,38,39,40,41,42,43,свинца галид перовскиты могут проявлять сильные квантово-и диэлектрические-заточения, большой возняцион связывающей энергии44,45,и яркий люминесценции17,19 вместе с поверхностным раствором обрабатываемость. Различные сообщили геометрии, включая квантовые точки29,30,31,32, нанороды33,34 и наноплиты18, 35,36,37,38,39,40,41,43 далее демонстрируют настройку формы свинцового палида перовскитных нанокристаллов.

Среди этих нанокристаллов, коллоидные двухмерные (2D) свинцовые перовскиты, или "перовскитные нанопластиночки", особенно перспективны для светоизлучающих приложений из-за сильного ограничения носителей заряда, большой эксцитон связывающей энергии, достигающей до сотен meV44, и спектрально узкое излучение от толщины чистых ансамблей наноплитетов39. Кроме того, анизотропные выбросы, зарегистрированные для 2D перовскитных нанокристаллов46 и других 2D полупроводников47,48 подчеркивает потенциал максимизации эффективности из-за перовскитных нанопластинок светоизлучающих устройств.

Здесь мы демонстрируем протокол для простого, универсального, комнатно-температурного синтеза коллоидных свинцовых перовскитных наноплитетов с помощью лиганда36,38,49. Перовскитные нанопластиночки, включающие йодид и/или бромидные галидные анионы, метилламмоний или формамидин органические катионы, а также переменные органические поверхностные лиганды. Обсуждаются процедуры контроля поглощения и эмиссионной энергии и чистоты коллоидной дисперсии.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

ПРИМЕЧАНИЕ: Более простые обозначения 'n n 1 BX' и'n n 2 ABX' будут использоваться отсюда вместо сложной химической формулы L2BX4 и L2«ABX3»BX4, соответственно. Для лучшей устойчивости и оптических свойств полученных перовскитных нанопластинок рекомендуется завершить всю процедуру в инертных условиях49 (т.е. в перчатке азота).

1. Приготовление перовскитного решения-прекурсора нанопластинок

  1. Подготовка 1 мл 0,2 М растворы бромида метилламмония (MABr), бромид формамидина (FABr), бромистый свинца (PbBr2), бутиламмоний бромид (BABr), бромид октиламмония (OABr), метилламмоний йодид (MAI), формамидиййййййййййййййййййййййййййййййй (FAI), свинца йодид (PbI2), butylammonium йодид (BAI), и octylammonium йодид (OAI) в N,N-диметилформамид (DMF) либо путем растворения каждой соли в DMF или путем разбавления коммерчески доступных решений.
    1. PbBr2 не легко растворяется в DMF при комнатной температуре, держать раствор при температуре 80 градусов по Цельсию в течение 10 минут или дольше для полного растворения. После растворения, охладить раствор до комнатной температуры перед использованием.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Концентрация отдельных растворов прекурсоров может быть увеличена для синтеза большего количества нанопластинок, но максимальная концентрация обычно ограничивается растворимоствами PbBr2 и PbI2 в DMF.
  2. Смешайте эти индивидуальные растворы-прекурсоры в конкретных коэффициентах объемного объема для каждой целевой толщины и состава.
    1. Чтобы синтезировать бромид-только или йодид только нанопластины, см Таблица 1, который обобщает объемные соотношения для n No 1 и n 2 бромидида и йодида нанопластины.
    2. Для синтеза нанопластинок со смешанными композициями галида, объединить бромид-только и йодид только перовскитна нанопластиночки предшественникрешений решений той же толщины при желаемом объемном соотношении для целевого состава. Например, чтобы сделать 30%-бромид-70%-йодид n 2 перовскитных нанопластинок, смешайте растворы-прекурсоры n no 2 MAPbBr и n 2 MAPbI в объемном соотношении 3:7.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Изменение органического катиона не оказывает существенного влияния на оптический переход энергии13. Абсорбция и люминесценция в первую очередь настроены путем изменения состава галида или толщины нанопластинок.

2. Синтез перовскитных нанопластинок с помощью метода перетаскивании с помощью лиганда

  1. Введите 10 л смешанного раствора прекурсора в 10 мл толуола под энергичным перемешиванием. Нанопластины мгновенно кристаллизуются из-за резкого изменения растворимости.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Количество смешанного раствора прекурсора, вводимого в толуол, может быть увеличено до 100 евро. Общее количество вводимого раствора-прекурсора и скорость впрыска, похоже, не оказывает существенного влияния на морфологию перовскитных нанопластинок(рисунок S1). Однако инъекция слишком большого количества DMF увеличивает полярность раствора и уменьшает кристаллизацию.
  2. Оставьте раствор под перемешиванием в течение 10 минут до тех пор, пока не будет наблюдаться дальнейшее изменение цвета из раствора, чтобы обеспечить полную кристаллизацию перовскитных наноплит.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Свежесинтезированные перовскитные нанопластиночки из свежеприготовленных решений-прекурсоров обычно показывают лучший квантовый выход фотолюминесценции и фотостабильность49. И с течением времени, нанопластиночки будут медленно агрегировать(рисунок S2), ухудшение коллоидной стабильности. Таким образом, рекомендуется использовать нанопластинки решения как можно скорее после синтеза.

3. Подготовка образца для характеристик и очистка коллоидного перовскитного наноплационного раствора.

  1. Препарат образца электронной микроскопии передачи (ТЭМ).
    1. Центрифуга раствор на 2050 х г в течение 10 мин.
    2. Отбросьте супернатант.
    3. Рассредотажь наноплиточки в 1 мл толуола.
    4. Падение 1 капли на сетке TEM.
    5. Высушите образец под вакуумом.
  2. Подготовка образца рентгеновской дифракции (XRD)
    1. Центрифуга раствор на 2050 х г в течение 10 мин.
    2. Отбросьте супернатант.
    3. Рассредотачьте наноплиточки в 30 зл толуол.
    4. Dropcast на стеклянной горке.
    5. Высушите образец под вакуумом.
  3. Общее очищение
    1. Центрифуга раствор на 2050 х г в течение 10 мин.
    2. Отбросьте супернатант.
    3. Рассредотачьте наноплиточки в нужном количестве растворителя в зависимости от использования.
      ПРИМЕЧАНИЕ: В зависимости от использования нанопластинок, объем растворителя редисперсинга может быть свободно скорректировани и другие неполярные органические растворители, такие как гексан, октан овый или хлоробензен могут быть использованы вместо толуола.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Схематическая иллюстрация перовскитных нанопластинок и процедура синтеза дает обзор материала и синтетических деталей(рисунок 1). Фотографии коллоидных перовскитных нанопластинок под окружающим светом и УФ(рисунок 2),в сочетании с фотолюминесценцией и спектром поглощения(рисунок 3) еще раз подтверждают эмиссионный и абсорбционный характер наноплит. TEM изображения(Рисунок 4) и XRD шаблоны(рисунок 5) используются для оценки боковых размеров и укладки интервалов наноплитетов, соответственно, а также подтверждающие двумерную структуру. Абсорбционные спектры перовскитных наноплатт-решений со смешанными галидами демонстрируют надежность бандагапа(рисунок 6). Нечувствительность спектра фотолюминесценции к химической идентичности органических поверхностных лигандов подчеркивает композиционную гибкость этих материалов(рисунок 7).

МАБР FABr PbBr2 БАБР OABr Маи Fai PbI2 Бай ОАИ
n'1 PbBr 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0
n'2 ФАПББР 0 1 2 5 5 0 0 0 0 0
n'2 MAPbBr 1 0 2 5 5 0 0 0 0 0
n'1 PbI 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1
n'2 ФАПБи 0 0 0 0 0 0 1 2 5 5
n'2 MAPbI 0 0 0 0 0 1 0 2 5 5

Таблица 1. Руководящие принципы разработки перовскитных нанопластинок-прекурсоров.
Цифры в таблице указывают на объемные эквиваленты каждого раствора-прекурсора (столбцов), которые должны быть объединены для достижения целевого наноплитета (строки), в соответствии с спецификациями концентрации в тексте протокола.

Figure 1
Рисунок 1. Структура нанопластинки Перовскита и процедура синтеза.
()Иллюстрация перовскитной структуры единицы и нанопластинок. (b)Схематическая иллюстрация коллоидного синтеза наноплатна перовскит. Перепечатано (адаптировано) с разрешения Ref. 48. Авторское право 2019 Американское химическое общество. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 2
Рисунок 2. Коллоидные перовскитные нанопластинки, освещаемые ультрафиолетовым светом.
Выбросы из наноплитетов хорошо видны по пути луча. Перепечатано (адаптировано) с разрешения Ref. 48. Авторское право 2019 Американское химическое общество. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 3
Рисунок 3. Фотолюминесценция и абсорбционная спектры коллоидных перовскитных нанотарийных растворов.
Бандгап нанопластинок можно настроить с толщиной и композицией. Фильтр Longpass (Длина волны: 400 нм) был использован для фильтрации возбуждения УФ-излучения перед коллекцией фотолюминесценционного спектра, и он мог бы слегка изменить n no 1 спектр выбросов нанопластинок свинца бромида.

Figure 4
Рисунок 4. Трансмиссия электронной микроскопии (TEM) изображения перовскитных наноплит.
Изображения показывают случайно перекрывающиеся нанопластиночки. Смотрите также Рисунок S7. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 5
Рисунок 5. Рентгеновские дифракционные (XRD) узоры и d-интервалы перовскитных наноплитетов.
Модели XRD доминируют нанотромты укладки пиков, которые подтверждают двумерный характер нанопластинок и их лицом к лицу самосборки в dropcasted фильмов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 6
Рисунок 6. Абсорбционные спектры коллоидных перовскитных наноплатных растворов со смешанными галидами.
Непрерывный сдвиг первого возбуждающей абсорбции показывает настройку полосы с галидной композицией. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 7
Рисунок 7. Фотолюминесценция спектра n No 1 PbBr и n n 2 MAPbBr нанопластиночки синтезированы с различными видами лиганда.
Метод повторного действия может быть легко распространен на другие лиганды химии. Смотрите также таблицу S2 для разработки руководящих принципов. Фильтр Longpass (Длина волны: 400 нм) был использован для фильтрации возбуждения УФ-излучения перед коллекцией фотолюминесценционного спектра, и он мог бы слегка изменить n no 1 спектр выбросов нанопластинок свинца бромида. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Дополнительный файл. Вспомогательная информация. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Продуктом этого синтеза является коллоидный свинцовый галид нанопластиночки ограничен алкилламмония галида поверхностных лигандов(рисунок 1a). Рисунок 1b демонстрирует синтетическую процедуру коллоидных перовскитных нанопластинок с помощью лиганда. Подводя итог, составные соли-прекурсора растворялись в полярном растворителе DMF в определенных соотношениях для желаемой толщины и состава, а затем вводились в толуол, который является неполярным. Из-за резкого изменения растворимости коллоидные перовскитные нанопластиночки начали мгновенно кристаллизоваться. При подготовке раствора смешанного прекурсора, соотношения между составными прекурсорами в первую очередь определяли толщину полученных нанопластинок(рисунок S3),а наличие избыточных лигандов в растворе прекурсоров было решающим для обеспечения толщина однородности продукта(рисунок S4). В общем, любой полярный растворитель может быть использован для растворения солей перовскитных прекурсоров, в то время как любой неполярный растворитель может быть использован для разгона коллоидных нанопластинок. Однако неправильность этих неполярных и полярных растворителей имеет решающее значение для однородного синтеза коллоидных перовскитных нанопластинок, и поэтому мы выбрали DMF и толуол. Кроме того, важно иметь неполярный растворитель в большом избытке к добавленного полярного растворителя для кристаллизации перовскитных наноплитетов. Добавление слишком большого количества полярного растворителя увеличивает полярность полученной растворительной смеси (т.е. DMF и toluene), которая может растворять наноплиты. Хлорид- и цезий включения нано-паштетов также могут быть синтезированы с помощью этого подхода(Рисунок S5), хотя хлоросодержащие нанопластины неявляются и нанопластины на основе цезия страдают от низкой стабильности и толщины однородность по отношению к нанопластинам на основе метилламмония при синтезе с помощью этогометода 38. Наконец, мы отмечаем, что только n No 1 и n 2 члены были синтезированы с хорошей толщиной однородности с помощью этого метода; попытки сделать толще(n No 3) нанопластиночки обычно дают рассеивания смешанной толщины(рисунок S6).

На рисунке 2 показаны изображения как синтезированных коллоидных нанопластинок нанопластинок, освещенных ультрафиолетовым светом, где излучение наноплитетов хорошо видно по пути луча. На рисунке 3 показана нормализованная фотолюминесценция (ПЛ) и спектры поглощения коллоидных перовскитных нанопластинок, которые соответствуют предыдущим отчетам37,38,50,51 , демонстрируя надежность перовскитных наноплитетов толщиной и составными видами. Для всех нанопластинок, сильные возбуждания в спектре поглощения и значительные сине-сдвиг спектра по сравнению с объемом перовскитов35 наблюдались из-за сильного квантового и диэлектрического заточения. Изменение органической катии от метилламмония к формамидиниуму не оказало существенного влияния на разрыв в полосе - ни на бромид, ни нанопластины йодида - в согласии с пониманием валентности электронной структуры в свинцовом перовскитах13 . Таблица S1 обобщает квантовые урожаи фотолюминесценции (ПЛЗЯ) этих коллоидных перовскитных нанотарийных растворов.

Двухмерную структуру перовскитных нанопластинок подтвердили TEM и XRD. На рисунке 4изображения TEM показывают частично перекрывающиеся двухмерные перовскитные наноплиты с индивидуальными боковыми размерами от нескольких сотен нанометров до микрометра. Контраст изображения и случайная конфигурация нанопластинок в сетке TEM позволяют предположить, что они рассеиваются в растворе как отдельные листы, а не укладываются кристаллами ламелляров. Небольшие, темные сферические точки появились на облучении электронного луча, как это наблюдалось на рисунке 4, и они, как полагают, металлические Pb, как ранее сообщалось36,52. Из-за больших боковых размеров перовскитных наноплитетов, они преимущественно лежали наверхдруг друг на друга, когда бросили в пленку, и периодические пики укладки доминировали в шаблоне XRD, как показано на рисунке 5. Учитывая, что решетка константа для кубической перовскитной ячейки составляет 0,6 нм53,можно сделать вывод, что органический слой лиганд составляет 1 нм толщиной в сложенных пленках нанопластинок независимо от вида нанопластинок38.

Резонанс поглощения и выбросов может быть постоянно настроен путем изменения состава галида. На рисунке 6 показаны нормализованные спектры поглощения коллоидных n 1 PbX и n no 2 maPbX нанопластины решений с различными соотношениями бромида и йодида. Четкие возбуждающие пики поглощения указывают на сильное заточение носителей в наноплиты, и непрерывный сдвиг этих пиков с композицией halide демонстрирует настройку разрыва полосы через вариацию состава галида(Рисунок S8). Тем не менее, фотолюминесценция спектры смешанного галидного нанопластинки обладают широкими или множественными особенностями(Рисунок S9), что, возможно, связано с фотоиндуцированной сегрегации галида. 54

Метод лиганда с помощью reprecipitation особенно поддается изменению идентичности длинноцепочечного укупорки лиганд, как показано на рисунке 7. Это открывает возможность настройки характера поверхностных органических видов для оптимизированной производительности конкретного устройства или приложения55. Мы отмечаем, однако, что соотношение между отдельными предшественниками может потребовать небольшой корректировки при использовании новых видов лиганда для лучшей однородности толщины результирующей системы(рисунок S10 и таблица S2).

В заключение мы продемонстрировали простой, универсальный метод синтеза коллеоидного свинца галидного перовскитного наноплитеци различного состава(рисунок S11). Подход, ориентированный на лиганд, потенциально поддается синтезу высокой пропускной их прокладки и дальнейшему анализу на основе данных. Толщина-, композиция- и лиганд-тюнингможетия может быть достигнута без каких-либо серьезных изменений в синтетических протоколах. Двигаясь вперед, хотелось бы еще больше повысить эффективность фотолюминесценции до уровней, соизмеримых с другими перовскитными нанокристаллами29,32,56.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы не заявляют о каких-либо конкурирующих финансовых интересах.

Acknowledgments

Эта работа была поддержана Министерством энергетики США, Управлением по науке, фундаментальным энергетическим наукам (BES) под номером премии DE-SC0019345. Сын Кын Ха была частично поддержана Кванчжон образования Фонд заморских докторской программы стипендии. Эта работа была проведена при поддержке Национального научного фонда при поддержке Национального научного фонда dMR-08-19762. Мы благодарим Эрика Пауэрса за помощь в проверке и редактировании.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Equipment
365nm fiber-coupled LED Thorlabs M365FP1 Excitation source (Photoluminescence)
Avantes fiber-optic spectrometer Avantes AvaSpec-2048XL Photoluminescence detector (Photoluminescence spectra)
Cary 5000 Agilent Technologies UV-Vis spectrophotometer (Absorption spectra)
FEI Tecnai G2 Spirit Twin TEM FEI Company Transmission electron microscopy (TEM) operating at 120kV
PANalytical X'Pert Pro MPD Malvern Panalytical X-ray diffraction (XRD) operating at 45 kV and 40 mA with a copper radiation source.
Materials
n-butylammonium bromide (BABr) GreatCell Solar MS305000-50G
n-butylammonium chloride (BACl) Fisher Scientific B071025G butylamine hydrochloride
n-butylammonium iodide (BAI) Sigma-Aldrich 805874-25G
N,N-dimethylforamide (DMF) Sigma-Aldrich 227056-1L Anhydrous, 99.8%
n-dodecylammonium bromide (DDABr) GreatCell Solar MS300880-05
formamidinium bromide (FABr) GreatCell Solar MS350000-100G
formamidinium iodide (FAI) GreatCell Solar MS150000-100G
n-hexylammonium bromide (HABr) GreatCell Solar MS300860-05
lead bromide (PbBr2) Sigma-Aldrich 398853-5G .99.999%
lead chloride (PbCl2) Sigma-Aldrich 268-690-5G 98%
lead iodide (PbI2) solution Sigma-Aldrich 795550-10ML 0.55M in DMF
methylammonium bromide (MABr) GreatCell Solar MS301000-100G
methylammonium iodide (MAI) GreatCell Solar MS101000-100G
n-octylammonium bromide (OABr) GreatCell Solar MS305500-50G
n-octylammonium chloride (OACl) Fisher Scientific O04841G octylamine hydrochloride
n-octylammonium iodide (OAI) GreatCell Solar MS105500-50G
iso-pentylammonium bromide (i-PABr) GreatCell Solar MS300710-05
toluene Sigma-Aldrich 244511-1L Anhydrous, 99.8%

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. 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).
  2. Zhou, H., et al. Interface engineering of highly efficient perovskite solar cells. Science. 345 (6196), 542-546 (2014).
  3. Yang, W. S., et al. Iodide management in formamidinium-lead-halide–based perovskite layers for efficient solar cells. Science. 356 (6345), 1376-1379 (2017).
  4. Saliba, M., et al. Cesium-containing triple cation perovskite solar cells: improved stability, reproducibility and high efficiency. Energy & Environmental Science. 9 (6), 1989-1997 (2016).
  5. Jeon, N. J., et al. Compositional engineering of perovskite materials for high-performance solar cells. Nature. 517 (7535), 476-480 (2015).
  6. Stranks, S. D., Snaith, H. J. Metal-halide perovskites for photovoltaic and light-emitting devices. Nature Nanotechnology. 10 (5), 391-402 (2015).
  7. Ma, L., et al. Carrier diffusion lengths of over 500 nm in lead-free perovskite CH3NH3SnI3 films. Journal of the American Chemical Society. 138 (44), 14750-14755 (2016).
  8. Dong, Q., et al. Electron-hole diffusion lengths> 175 μm in solution grown CH3NH3PbI3 single crystals. Science. 347 (6225), 967-970 (2015).
  9. Stranks, S. D., et al. Electron-Hole Diffusion Lengths Exceeding 1 Micrometer in an Organometal Trihalide Perovskite Absorber. Science. 342 (6156), 341-344 (2013).
  10. Shi, D., et al. Low trap-state density and long carrier diffusion in organolead trihalide perovskite single crystals. Science. 347 (6221), 519-522 (2015).
  11. McMeekin, D. P., et al. A mixed-cation lead mixed-halide perovskite absorber for tandem solar cells. Science. 351 (6269), 151-155 (2016).
  12. Saidaminov, M. I., et al. High-quality bulk hybrid perovskite single crystals within minutes by inverse temperature crystallization. Nature Communications. 6, 7586 (2015).
  13. Kovalenko, M. V., Protesescu, L., Bodnarchuk, M. I. Properties and potential optoelectronic applications of lead halide perovskite nanocrystals. Science. 358 (6364), 745-750 (2017).
  14. Akkerman, Q. A., Rainò, G., Kovalenko, M. V., Manna, L. Genesis, challenges and opportunities for colloidal lead halide perovskite nanocrystals. Nature Materials. 17, 394-405 (2018).
  15. Gangishetty, M. K., Hou, S., Quan, Q., Congreve, D. N. Reducing Architecture Limitations for Efficient Blue Perovskite Light-Emitting Diodes. Advanced Materials. 30 (20), 1706226 (2018).
  16. Congreve, D. N., et al. Tunable Light-Emitting Diodes Utilizing Quantum-Confined Layered Perovskite Emitters. ACS Photonics. 4 (3), 476-481 (2017).
  17. Kumar, S., et al. Ultrapure Green Light-Emitting Diodes Using Two-Dimensional Formamidinium Perovskites: Achieving Recommendation 2020 Color Coordinates. Nano Letters. 17 (9), 5277-5284 (2017).
  18. Kumar, S., et al. Efficient blue electroluminescence using quantum-confined two-dimensional perovskites. ACS Nano. 10 (10), 9720-9729 (2016).
  19. Pan, J., et al. Bidentate Ligand-Passivated CsPbI3 Perovskite Nanocrystals for Stable Near-Unity Photoluminescence Quantum Yield and Efficient Red Light-Emitting Diodes. Journal of the American Chemical Society. 140 (2), 562-565 (2018).
  20. Kim, Y. H., et al. Multicolored organic/inorganic hybrid perovskite light-emitting diodes. Advanced Materials. 27 (7), 1248-1254 (2015).
  21. Pan, J., et al. Highly Efficient Perovskite-Quantum-Dot Light-Emitting Diodes by Surface Engineering. Advanced Materials. 28 (39), 8718-8725 (2016).
  22. Tsai, H., et al. Stable Light-Emitting Diodes Using Phase-Pure Ruddlesden–Popper Layered Perovskites. Advanced Materials. 30 (6), 1704217 (2018).
  23. Sutherland, B. R., Hoogland, S., Adachi, M. M., Wong, C. T., Sargent, E. H. Conformal organohalide perovskites enable lasing on spherical resonators. ACS Nano. 8 (10), 10947-10952 (2014).
  24. Deschler, F., et al. High photoluminescence efficiency and optically pumped lasing in solution-processed mixed halide perovskite semiconductors. The Journal of Physical Chemistry Letters. 5 (8), 1421-1426 (2014).
  25. Zhu, H., et al. Lead halide perovskite nanowire lasers with low lasing thresholds and high quality factors. Nature Materials. 14 (6), 636-642 (2015).
  26. Fang, Y., Huang, J. Resolving weak light of sub-picowatt per square centimeter by hybrid perovskite photodetectors enabled by noise reduction. Advanced Materials. 27 (17), 2804-2810 (2015).
  27. Shen, L., et al. A Self-Powered, Sub-nanosecond-Response Solution-Processed Hybrid Perovskite Photodetector for Time-Resolved Photoluminescence-Lifetime Detection. Advanced Materials. 28 (48), 10794-10800 (2016).
  28. Dou, L., et al. Solution-processed hybrid perovskite photodetectors with high detectivity. Nature Communications. 5, 5404 (2014).
  29. Protesescu, L., et al. Nanocrystals of Cesium Lead Halide Perovskites (CsPbX(3), X = Cl, Br, and I): Novel Optoelectronic Materials Showing Bright Emission with Wide Color Gamut. Nano Letters. 15 (6), 3692-3696 (2015).
  30. Schmidt, L. C., et al. Nontemplate synthesis of CH3NH3PbBr3 perovskite nanoparticles. Journal of the American Chemical Society. 136 (3), 850-853 (2014).
  31. Imran, M., et al. Shape-Pure, Nearly Monodispersed CsPbBr3 Nanocubes Prepared Using Secondary Aliphatic Amines. Nano Letters. 18 (12), 7822-7831 (2018).
  32. Dong, Y., et al. Precise Control of Quantum Confinement in Cesium Lead Halide Perovskite Quantum Dots via Thermodynamic Equilibrium. Nano Letters. 18 (6), 3716-3722 (2018).
  33. Sun, S., Yuan, D., Xu, Y., Wang, A., Deng, Z. Ligand-mediated synthesis of shape-controlled cesium lead halide perovskite nanocrystals via reprecipitation process at room temperature. ACS Nano. 10 (3), 3648-3657 (2016).
  34. Zhang, D., Eaton, S. W., Yu, Y., Dou, L., Yang, P. Solution-phase synthesis of cesium lead halide perovskite nanowires. Journal of the American Chemical Society. 137 (29), 9230-9233 (2015).
  35. Weidman, M. C., Goodman, A. J., Tisdale, W. A. Colloidal halide perovskite nanoplatelets: An exciting new class of semiconductor nanomaterials. Chemistry of Materials. 29 (12), 5019-5030 (2017).
  36. Sichert, J. A., et al. Quantum Size Effect in Organometal Halide Perovskite Nanoplatelets. Nano Letters. 15 (10), 6521-6527 (2015).
  37. Bohn, B. J., et al. Boosting Tunable Blue Luminescence of Halide Perovskite Nanoplatelets through Postsynthetic Surface Trap Repair. Nano Letters. 18 (8), 5231-5238 (2018).
  38. Weidman, M. C., Seitz, M., Stranks, S. D., Tisdale, W. A. Highly Tunable Colloidal Perovskite Nanoplatelets Through Variable Cation, Metal, and Halide Composition. ACS Nano. 10 (8), 7830-7839 (2016).
  39. Bekenstein, Y., Koscher, B. A., Eaton, S. W., Yang, P., Alivisatos, A. P. Highly Luminescent Colloidal Nanoplates of Perovskite Cesium Lead Halide and Their Oriented Assemblies. Journal of the American Chemical Society. 137 (51), 16008-16011 (2015).
  40. Shamsi, J., et al. Colloidal synthesis of quantum confined single crystal CsPbBr3 nanosheets with lateral size control up to the micrometer range. Journal of the American Chemical Society. 138 (23), 7240-7243 (2016).
  41. Vybornyi, O., Yakunin, S., Kovalenko, M. V. Polar-solvent-free colloidal synthesis of highly luminescent alkylammonium lead halide perovskite nanocrystals. Nanoscale. 8 (12), 6278-6283 (2016).
  42. Huang, H., et al. Colloidal lead halide perovskite nanocrystals: synthesis, optical properties and applications. NPG Asia Materials. 8 (11), e328 (2016).
  43. Tyagi, P., Arveson, S. M., Tisdale, W. A. Colloidal Organohalide Perovskite Nanoplatelets Exhibiting Quantum Confinement. J Phys Chem Lett. 6 (10), 1911-1916 (2015).
  44. Saidaminov, M. I., Mohammed, O. F., Bakr, O. M. Low-Dimensional-Networked Metal Halide Perovskites: The Next Big Thing. ACS Energy Letters. 2 (4), 889-896 (2017).
  45. Zheng, K., et al. Exciton binding energy and the nature of emissive states in organometal halide perovskites. The Journal of Physical Chemistry Letters. 6 (15), 2969-2975 (2015).
  46. Jurow, M. J., et al. Manipulating the Transition Dipole Moment of CsPbBr3 Perovskite Nanocrystals for Superior Optical Properties. Nano Letters. , (2019).
  47. Gao, Y., Weidman, M. C., Tisdale, W. A. CdSe Nanoplatelet Films with Controlled Orientation of their Transition Dipole Moment. Nano Letters. 17 (6), 3837-3843 (2017).
  48. Schuller, J. A., et al. Orientation of luminescent excitons in layered nanomaterials. Nature Nanotechnology. 8 (4), 271-276 (2013).
  49. Ha, S. K., Mauck, C. M., Tisdale, W. A. Towards Stable Deep-Blue Luminescent Colloidal Lead Halide Perovskite Nanoplatelets: Systematic Photostability Investigation. Chemistry of Materials. 31 (7), 2486-2496 (2019).
  50. Paritmongkol, W., Dahod, N., Mao, N., Zheng, S. L., Tisdale, W. Synthetic Variation and Structural Trends in Layered Two-Dimensional Alkylammonium Lead Halide Perovskites. ChemRxiv. , (2019).
  51. Stoumpos, C. C., et al. Ruddlesden–Popper hybrid lead iodide perovskite 2D homologous semiconductors. Chemistry of Materials. 28 (8), 2852-2867 (2016).
  52. Akkerman, Q. A., et al. Solution Synthesis Approach to Colloidal Cesium Lead Halide Perovskite Nanoplatelets with Monolayer-Level Thickness Control. Journal of the American Chemical Society. 138 (3), 1010-1016 (2016).
  53. Kojima, A., Teshima, K., Shirai, Y., Miyasaka, T. Organometal Halide Perovskites as Visible-Light Sensitizers for Photovoltaic Cells. Journal of the American Chemical Society. 131 (17), 6050-6051 (2009).
  54. Bischak, C. G., et al. Origin of reversible photoinduced phase separation in hybrid perovskites. Nano Letters. 17 (2), 1028-1033 (2017).
  55. Mauck, C. M., Tisdale, W. A. Excitons in 2D Organic–Inorganic Halide Perovskites. Trends in Chemistry. , (2019).
  56. Gong, X., et al. Electron-phonon interaction in efficient perovskite blue emitters. Nat. Mater. 17 (6), 550-556 (2018).

Tags

Химия Выпуск 152 коллоид свинцовый галид перовскит наноплатник нанолист нанокристалл Раддлесден-Поппер 2D квантовое заключение резонное
Поверхностный синтез коллоидного свинца Галид Перовскит Наноплатовы через Ligand-Assisted Reprecipitation
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Ha, S. K., Tisdale, W. A. Facile… More

Ha, S. K., Tisdale, W. A. Facile Synthesis of Colloidal Lead Halide Perovskite Nanoplatelets via Ligand-Assisted Reprecipitation. J. Vis. Exp. (152), e60114, doi:10.3791/60114 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter