आरोप अलग Nanocrystals और उनके ठोस साधन के द्वारा सौर ऊर्जा संचयन

Engineering

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Summary

आरोप अलग अर्धचालक nanocrystal सौर ऊर्जा उत्पादन के लिए deployable कंपोजिट के विकास के लिए एक सामान्य रणनीति प्रस्तुत किया है. हम एक nanoparticle ज्यामिति में दाता स्वीकर्ता nanocrystal डोमेन के कि विधानसभा एक photocatalytic समारोह को जन्म देता है, जबकि दाता स्वीकर्ता nanocrystal फिल्मों के थोक heterojunctions फोटोवोल्टिक ऊर्जा रूपांतरण के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है.

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Diederich, G., O'Connor, T., Moroz, P., Kinder, E., Kohn, E., Perera, D., Lorek, R., Lambright, S., Imboden, M., Zamkov, M. Harvesting Solar Energy by Means of Charge-Separating Nanocrystals and Their Solids. J. Vis. Exp. (66), e4296, doi:10.3791/4296 (2012).

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Abstract

Protocol

1. ZnSe कोर Nanocrystals 8 के संश्लेषण

  1. प्लेस 7.0 छ ओडीए और एक तीन गर्दन फ्लास्क में एक चुंबकीय हलचल बार.
  2. फ्लास्क में एक अलग, 0.063 ग्राम से और 2.4 मिलीलीटर टॉप गठबंधन और एक चुंबकीय हलचल बार जोड़ें. ऊपर और सेलेनियम के मिश्रण को 30 मिनट के लिए वैक्यूम के तहत degassed किया जाना चाहिए.
  3. 120 पर 90 मिनट के लिए Degas ओडीए डिग्री सेल्सियस, तो एक विस्तृत गिलास निकास साथ Ar प्रवाह के तहत डाल दिया.
  4. हीट ओडीए और 300 डिग्री सेल्सियस, और से मिश्रण इंजेक्षन. तापमान 300 डिग्री सेल्सियस के लिए वापसी करते हैं
  5. प्रतिक्रिया फ्लास्क एट 2 Zn (wt hexane में 10%) की 1.0 मिलीलीटर सुई और 265 पर प्रतिक्रिया ° लगभग 3 मिनट के लिए सी, या जब तक exciton absorbance चोटी एक वांछित तरंगदैर्ध्य (λ 350-400 = परिवर्तन की अनुमति ) एनएम, जिस पर हीटिंग पोशिश से फ्लास्क हटा दें.
  6. एक बार प्रतिक्रिया फ्लास्क तापमान 60 ~ बूँदें डिग्री सेल्सियस, 12 मिलीग्राम मेथनॉल और दो 15-मिलीलीटर अपकेंद्रित्र ट्यूबों के बीच विभाजन को जोड़ने के लिए, मेथनॉल के साथ बंद टॉपिंग. 5 मिनट के लिए अपकेंद्रित्र और टपकनातरल चरण. टोल्यूनि में उपजी की nanocrystals Redissolve और दोहराने.

2. सीडीएस छड़ ZnSe 9 कोर वृद्धि

  1. 3.0 छ Topo .280 छ ODPA, .080 छ HPA, और 0.090 ग्राम CDO का मिश्रण है और एक तीन गर्दन फ्लास्क में एक चुंबकीय हलचल पट्टी जोड़ने.
  2. फ्लास्क में एक अलग, 0.120 एस जी, और 4.0 मिलीग्राम टॉप गठबंधन और एक चुंबकीय हलचल बार जोड़ें.
  3. Degas 150 पर 45 मिनट के लिए CDO समाधान डिग्री सेल्सियस और 45 मिनट के लिए शीर्ष 120 डिग्री सेल्सियस, तो विस्तृत गिलास exhausts साथ Ar प्रवाह के तहत डाल.
  4. 380 CDO समाधान गर्मी ° C तक CDO भंग है और समाधान स्पष्ट और बेरंग है. इस बीच, 120 एस समाधान गर्मी ° सी एस जब तक भंग है और मिश्रण स्पष्ट और बेरंग है.
  5. चरण 1 से एस समाधान ZnSe के सभी जोड़ें.
  6. सीडी के समाधान के लिए ऊपर के 2.0 मिलीलीटर जोड़ें और तापमान 380 डिग्री सेल्सियस तक वापसी 380 बार डिग्री सेल्सियस तक पहुँच जाता है, तुरंत सीडी समाधान में समाधान इंजेक्षन.
  7. Nanorods सहित तापमान वसूली समय 6-9 मिनट, के लिए विकसित करने के लिए अनुमति दें, और हीटिंग पोशिश से फ्लास्क हटा दें. अब समाधान गर्मी पर छोड़ दिया है, अब छड़ होगा.
  8. उत्पाद एक हरे रंग की जेल हो, क्लोरोफॉर्म जोड़ने के लिए दव्र बनाना और दो शीशियों में विभाजित हो सकता है.
  9. इथेनॉल में nanocrystals पेंदी में बैठ जाना, तरल चरण डालना, और क्लोरोफॉर्म में उपजी nanocrystals redissolve.

3. पं. टिप की सीडीएस छड़ पर ग्रोथ 10

  1. 0.2 मिलीलीटर OA 0.2 मिलीलीटर oleylamine, 10 मिलीलीटर diphenyl ईथर, और 43 1,2 hexadecanediol मिलीग्राम का मिश्रण है और एक फ्लास्क में एक चुंबकीय हलचल पट्टी जोड़ने.
  2. Degas 80 में 1 घंटे के लिए मिश्रण डिग्री सेल्सियस, तो Ar प्रवाह के तहत डाल दिया है और 200 डिग्री सेल्सियस के लिए अस्थायी में वृद्धि
  3. क्लोरोफॉर्म और 20 मिलीग्राम पंडित acetylacetonate (द्वितीय) में सीडीएस की छड़ का एक मिश्रण जोड़ें. प्रतिक्रिया मिश्रण के 5-7 मिनट के बाद 190 पर डिग्री सेल्सियस, समाधान काला हो जाएगा. गर्मी से फ्लास्क निकालें.
  4. एक 1 में nanocrystals पेंदी में बैठ जानामेथनॉल के 00:03 मिश्रण एक अपकेंद्रित्र के साथ क्लोरोफॉर्म और तरल चरण डालना. क्लोरोफॉर्म और दोहराने में उपजी क्रिस्टल Redissolve.

4. 11 MUA साथ Ligand विनिमय

  1. एक शीशी में 10 मिलीलीटर क्लोरोफॉर्म में nanorods फैलाने.
  2. Nanorod समाधान के लिए 0.1 छ MUA जोड़ें और sonicate जब तक सभी MUA भंग है.
  3. एक अलग शीशी में 20 मिलीलीटर ट्रिपल आसुत जल (TDW) में 0.1 छ KOH भंग.
  4. लगभग 5.0 nanorod समाधान के लिए TDW समाधान के मिलीलीटर जोड़ें और सख्ती से हिला.
  5. 6000 आरपीएम पर 4.4 कदम से 1 मिनट के लिए जलीय और जैविक चरण अलग मिश्रण अपकेंद्रित्र.
  6. शीर्ष चरण (जलीय) ले लीजिए और मेथनॉल जोड़ने के लिए एक समाधान है कि पानी के लिए 03:01 मेथनॉल है हासिल.
  7. 2 मिनट के लिए 6000 rpm पर 4.6 कदम से तलछट nanocrystals मिश्रण अपकेंद्रित्र. तरल चरण डालो और TDW में sonicating से उपजी क्रिस्टल redisperse.
  8. * यदि4.5 चरण में rganic चरण अभी भी मूल nanocrystal समाधान के रंग के कुछ बरकरार रखती है, दोहराने 4.4 4.7 के माध्यम से कदम.

5. पीबीएस कोर के संश्लेषण (रेफरी से अनुकूलित 12.)

  1. 0.49 छ PBO, 18 मिलीलीटर स्तोत्र, और 1-16 मिलीलीटर OA (इच्छित आकार पर निर्भर करता है, अधिक OA पैदावार बड़े कणों) का मिश्रण है और एक तीन गर्दन फ्लास्क में एक चुंबकीय हलचल पट्टी जोड़ने.
  2. एक अलग फ्लास्क में 10 मिलीलीटर, स्तोत्र और एक चुंबकीय हलचल बार जोड़ने.
  3. Degas 1 घंटे के लिए 120 पर दोनों बोतल डिग्री सेल्सियस, तो Ar प्रवाह के तहत डाल दिया.
  4. 135 पंजाब समाधान गर्मी डिग्री सेल्सियस इस बीच, कमरे के तापमान को केवल क़सीदा युक्त कुप्पी शांत.
  5. कमरे के तापमान क़सीदा 0.21 मिलीलीटर टीएमएस जोड़ें, तो पंजाब समाधान में 135 में मिश्रण इंजेक्षन ° सी.
  6. 135 डिग्री सेल्सियस पर 1-5 मिनट (इच्छित आकार पर निर्भर करता है, अब हीटिंग पैदावार बड़े कणों), और एक बर्फ स्नान में जगह के लिए प्रतिक्रिया बुझाना के लिए मिश्रण गर्मी.
  7. आसुत एसीटोन में nanocrystals पेंदी में बैठ जाना, डालनाच तरल चरण, और टोल्यूनि में उपजी क्रिस्टल redissolve. दो बार दोहराएँ.

6. सीडीएस शैल पीबीएस 13 कोर वृद्धि

  1. 1.0 छ CDO 6 मिलीलीटर OA, और 15 मिलीलीटर स्तोत्र का मिश्रण है और एक तीन गर्दन फ्लास्क में एक चुंबकीय हलचल पट्टी जोड़ने.
  2. एक अलग फ्लास्क में PBS टोल्यूनि और एक चुंबकीय हलचल बार में भंग कोर के 20-40 मिलीग्राम जोड़ने.
  3. 280 CDO समाधान गर्मी ° C जब तक समाधान स्पष्ट और बेरंग, तो 100 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा है
  4. 110 के लिए पीबीएस समाधान गर्मी ° C के लिए अधिक से अधिक 5 मिनट के लिए रवाना अतिरिक्त, फोड़ा, लेकिन सभी नहीं, विलायक, तो सीडी समाधान इंजेक्षन.
  5. धीरे धीरे 120-160 प्रतिक्रिया मिश्रण गर्मी ° C (वांछित खोल मोटाई पर निर्भर करता है). पतली गोले के लिए (1-2 monolayers) सीडी समाधान के इंजेक्शन के बाद तुरंत प्रतिक्रिया बुझा लेते हैं.
  6. एक बार वांछित तापमान तक पहुँच, एक बर्फ स्नान में फ्लास्क रखने बुझा लेते हैं है प्रतिक्रिया.
  7. इथेनॉल, POU में पेंदी में बैठ जाना क्रिस्टलतरल चरण बंद r, और टोल्यूनि में उपजी क्रिस्टल redissolve. दो बार दोहराएँ. अंतिम सफाई चक्र पर redissolve, और निर्जल ओकटाइन में क्रिस्टल की दुकान.

7. FTO / ग्लास Substrates TiO 2 तैयार

  1. FTO डिटर्जेंट (Alconox) के साथ लेपित गिलास धोने और विआयनीकृत पानी से कुल्ला हाथ.
  2. मेथनॉल, एसीटोन, तो isoproponal में 5 मिनट के लिए प्रत्येक और Ar प्रवाह के साथ शुष्क कांच, Sonicate.
  3. विआयनीकृत पानी और गर्मी (हवा में) में 75 मिमी की एक स्नान 4 TiCl में 70 में 30 मिनट डिग्री सेल्सियस के लिए कांच की जगह
  4. विआयनीकृत पानी और गिरफ्तारी के साथ सूखी है, तो गर्मी (हवा में) के साथ 1 घंटे के लिए 450 डिग्री सेल्सियस पर कांच कुल्ला और कमरे के तापमान को शांत करते हैं.
  5. जबकि गिलास ठंडा है, terpinol में वजन द्वारा 3:1 के अनुपात में TiO 2 प्रासंगिकता पेस्ट भंग.
  6. 3 प्लेस एक सूखी गिलास स्लाइड के FTO पक्ष के केंद्र कि 4 TiCl के साथ इलाज किया गया है एक पर TiO 2 मिश्रण की बूँदेंrpm 700 पर 6 सेकंड और 2,000 rpm पर 1 मिनट के लिए स्पिन.
  7. 450-500 पर हवा में स्लाइड तपाना ° C जब तक फिल्म भूरे रंग के, तो स्पष्ट हो जाता है.

8. एक फिल्म में कोटिंग PBS सीडी / स्पिन

  1. सभी स्पिन कोटिंग कदम एक argon glovebox में प्रदर्शन कर रहे हैं.
  2. प्लेस पीबीएस की 4-5 बूंदों / ओकटाइन में सीडी (10 मिग्रा / मिली) 7 कदम से एक अभी भी स्लाइड पर लश्कर - ए - तैयबा और फैल जब तक केंद्र के लिए सूखी शुरू होता है, तो 600 rpm पर 5 सेकंड के लिए तो 15 सेकंड स्पिन 2500 आरपीएम पर.
  3. 01:03 MPA की 10 बूँदें: स्लाइड, पूरी तरह से सतह को कवर, और 5 सेकंड के लिए 600 rpm, तो 2,500 rpm पर 15 सेकंड पर स्पिन पर मेथनॉल समाधान.
  4. मेथनॉल के साथ स्लाइड पर 10 बूँदें रखने और 2500 आरपीएम पर 600 rpm पर 5 सेकंड के लिए कताई, तो 15 सेकंड से सतह धो लें.
  5. ओकटाइन साथ 8.4 चरण में के रूप में एक ही विधि द्वारा सतह धो लें.
  6. दोहराएँ फिल्म के प्रत्येक बाद परत के लिए 8.2-8.5 कदम.
  7. ° 15 मिनट के लिए सी हर 150 में 3 परत के बाद फिल्म पानी रखना. फाईएनएएल फिल्म 1.5 निकट नेकां के चोटी के तरंग दैर्ध्य में एक absorbance होना चाहिए.

9. डुबकी कोटिंग / पीबीएस सीडीएस फिल्म्स

  1. एक पूरी तरह से नमूना डूब के लिए काफी बड़े बीकर में 80 मिलीलीटर मेथनॉल में 0.43 छ कैडमियम एसीटेट का एक समाधान तैयार.
  2. एक पूरी तरह से नमूना डूब के लिए काफी बड़े बीकर में 80 मिलीलीटर मेथनॉल में सोडियम सल्फाइड nonahydrate के एक समाधान (ना 2 एस • 9H 2 हे) तैयार है.
  3. Cadmium स्नान में 1 मिनट, और मेथनॉल के साथ कुल्ला के लिए नमूना डूब. तो sulfer स्नान में 1 मिनट, और मेथनॉल के साथ कुल्ला के लिए डूब.
  4. 9.3 कदम जब तक pores भर रहे हैं (आम तौर पर 4-8 बार) दोहराएँ.
  5. 150 डिग्री पर 15 मिनट के लिए सी नमूना पानी रखना.

10. CTAB 14 के साथ फिल्मों का इलाज

  1. जगह CTAB की 0.25 मिलीग्राम मेथनॉल में भंग, चरण 9 से फिल्म पर 10 मिलीग्राम / एमएल के एक एकाग्रता में और 1 मिनट के लिए बैठते हैं, तो 30 सेकंड के लिए 2500 rpm पर स्पिन. मेथनॉल और सूखे तक स्पिन की 10 बूँदें के साथ स्लाइड कुल्ला.
  2. 10.1 और 10.2 एक बार दोहराएँ.

11. प्रतिनिधि परिणाम

अवशोषण और उत्सर्जन के संश्लेषण के प्रत्येक चरण के दौरान सीडी / / पं. NCS ZnSe इसी स्पेक्ट्रा के विकास चित्रा 1 में लगाया है. यह देखा जा सकता है कि चित्रा 1b ~ 350 एनएम और 450 ~, ZnSe और सीडीएस के लक्षण क्रमशः absorbance चोटियों व्यक्त है, और, सबसे विशेष रूप से, अब ~ 550 एनएम FL शिखर की शुरुआत प्रदर्शित करता है. इस FL सुविधा ZnSe / सीडी इंटरफ़ेस भर छोड़नेवाला excitonic क्षय का एक परिणाम है. इस प्रकार द्वितीय interdomain FL तो पं. टिप (चित्रा -1 सी), धातु आधा भाग में delocalized इलेक्ट्रॉन के तेजी से इंजेक्शन के कारण विकास से quenched है. यह अल्ट्रा फास्ट चार्ज जुदाई पानी की कमी photocatalytic के लिए इलेक्ट्रॉन के उपयोग में सक्षम बनाता है. Hydrophilic MUA ligands तो वें को सुविधाजनक बनाने के लिए जोड़ रहे हैंछेद के ZnSe डोमेन से ई हटाने, अर्धचालक कोर की बाधा ऑक्सीकरण द्वारा स्थिरता बढ़ाने, सौर एच 2 (2 चित्रा) की निरंतर कमी के लिए अनुमति देता है. सफाई छेद का एक परिणाम के रूप में, कार्बनिक ligands photodegradation करने के लिए अतिसंवेदनशील हो गया है, लेकिन यह सिर्फ ताजा ligands के अलावा द्वारा कम किया जा सकता है, के रूप में चित्रा 2 में देखा. इस प्रकार, hydrophylic ligands की शुरुआत NCS पानी में घुलनशील ही प्रस्तुत करना नहीं है, लेकिन वे भी इस प्रणाली के energetics समायोजित सस्ती आसान है, की कीमत पर nanostructure की रक्षा के लिए जैविक surfactants की जगह.

पीबीएस / सीडीएस nanocrystal ठोस के लिए, चित्रा 3a 3b और निर्माण की प्रक्रिया का एक योजनाबद्ध और अंतिम डिवाइस से पता चलता है चित्रा 3c, कोर / खोल nanocrystals के एक मंदिर छवि से पता चलता है कि PBS कोर के आसपास सीडी समान रूप से पैठ. nanocrystal ठोस अपेक्षाकृत pores में मुक्त होने के लिए दिखाया गया हैचित्रा 3 डी, एक उपकरण के पार अनुभाग के एक SEM छवि. खोल विकास, प्रत्यक्ष है कि एक परिणाम दोनों absorbance और उत्सर्जन चोटियों में एक blueshift है. इस बदलाव के रूप में सीडी आयनों कोर में घुसपैठ के लिए कोर PBS सिकुड़ते करने के लिए जिम्मेदार ठहराया है, और 4 चित्र में देखा जा सकता है. उत्सर्जन में एक बड़ी वृद्धि 4 चित्र में भी देखा जा सकता है, बढ़ाया क्वांटम सीडीएस खोल द्वारा प्रदान की कारावास की वजह से है. सीडीएस की परत न केवल उत्सर्जन बढ़ता है, यह भी कोर की सुरक्षा के ठोस थर्मल स्थिरता बढ़ाने, अप करने के लिए लगभग 200 डिग्री सेल्सियस है, लगभग 50 ° C एक pbs nanocrystal ठोस अकेले की तुलना में अधिक है. सौर कोशिकाओं का निर्माण इस nanocrystal ठोस वास्तुकला का उपयोग केवल बेहतर थर्मल स्थिरता नहीं दिखाया गया है, लेकिन यह भी उच्च खुला संबंधित व्यवस्थित जुड़ा हुआ फिल्मों से सर्किट voltages (0.7 वी के रूप में उच्च) दिखाया गया है. इन फिल्मों को भी एक बहुत अधिक ऑक्सीजन वायुमंडल को सहिष्णुता से पता चला है, एस के लिए स्थायीसामान्य वायुमंडलीय स्थितियों में कोई गिरावट के साथ everal दिन.

चित्रा 1
गढ़े heteronanocrystals चित्रा 1. ऑप्टिकल गुण. (एक). ZnSe NCS absorbance λ = 390 एनएम पर एक excitonic सुविधा दिखा. पट्टी उत्सर्जन इन नमूनों के लिए नहीं मनाया गया. (ख). और ZnSe / सीडीएस ZnSe कोर NCS से हो nanorods के उत्सर्जन absorbance. (ग). ZnSe / पं. बयान के बाद सीडीएस nanorods की Absorbance.

चित्रा 2
चित्रा 2 MUA पर हाइड्रोजन के उत्पादन की विकास ZnSe / सीडी / पीटी heteronanocrystals छाया. हाइड्रोजन उत्पादन ZnSe / सीडी / पं. नैनोकणों नई ligands के अलावा पर फिर से शुरू है. ताजा ligands के अलावा के बाद H2 उत्पादन दर (नए प्रयोगात्मक वक्र की ढलान) (8-12 घंटा) लगभग प्रारंभिक गिरावट (0-8 घंटा) से पहले के रूप में ही है.

चित्रा 3
चित्रा 3 (क) Nanocrystal ठोस के निर्माण में शामिल कदम और (ख) अंतिम फोटोवोल्टिक उपकरण की योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व. नीचे (ग) / पीबीएस सीडीएस / कोर खोल nanocrystals और (घ) nanocrystal ठोस की तरफ देखने की छवियों SEM हैं.

चित्रा 4
(नीचे) अवशोषण और उत्सर्जन (PBS सीडीएस खोल के लगभग 1 monolayer के बयान से उत्पन्न NCS के शीर्ष. में चित्रा 4 परिवर्तन कटियन विनिमय से पीबीएस कोर के सिकुड़ने दोनों में एक ≈ 150 एनएम बदलाव के रूप में परिलक्षित होता है स्पेक्ट्रा PBS प्रतिदीप्ति तीव्रता टाइप 1 heterostructure के गठन की वजह से बढ़ाया है.

ve_content "के लिए: रखने together.within पृष्ठ ="> हमेशा " चित्रा 5
चित्रा 5 (क) ZnSe / सीडी / पं. कोर / रॉड / टिप संरचनाओं में ऊर्जा स्तर संरेखण की योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व और (ख) / ZnTe सीडी / पं. कोर / रॉड / टिप संरचनाओं. उपयुक्त सामग्री का चयन इन उपकरणों में अत्यंत महत्व का है, के रूप में एक ऊर्जा स्तर में कि प्रतिकूल ligand यात्रा करता ZnTe वरीय संरचनाओं से छेद बैठते हैं.

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Discussion

यह अध्ययन यह दर्शाता है कि कैसे nanocrystals अकार्बनिक समग्र आर्किटेक्चर photoinduced के आरोप से एक स्थानिक जुदाई को प्राप्त करने के लिए नियोजित किया जा सकता है. विशेष रूप से, इन कंपोजिट दो डोमेन है, जो तब या तो photocatalytic या फोटोवोल्टिक समारोह में प्रदर्शन करने के लिए उपलब्ध हैं भर शुल्क के वितरण के ठीक ट्यूनिंग की अनुमति देते हैं. उदाहरण के लिए, कुशल की photocatalysts यदि दाता और स्वीकर्ता nanocrystal डोमेन एक nanoparticle में बनाया जाता है बनाया जा सकता है. एक ऐसी प्रणाली की energetics चित्रा 5 में दिखाया गया है. इस बीच, के stacking दाता और स्वीकर्ता nanocrystal फिल्मों फोटोवोल्टिक सामग्री के लिए नेतृत्व कर सकते हैं.

प्रभारी को अलग nanocrystals के एक उदाहरण के रूप में, ZnSe / सीडी / पं. धातु डॉट में एक छड़ी इत्तला दे दी असमलैंगिक nanostructures एच 2 ओ के कुशल बंटवारे के लिए डिजाइन किए गए थे अभिन्न रेखीय संभावित ढाल के साथ एक संरचना fabricating, हम है कि इस तरह के आरोपों के स्थानिक जुदाई सक्षमइलेक्ट्रॉनों और छेद पीटी और ZnSe के डोमेन में स्थानीयकृत हो जाते हैं, क्रमशः. उत्साहित इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा तो तस्वीर प्रेरित पानी में प्रोटॉन की कमी के लिए नियोजित किया जा सकता है, जबकि छेद surfactant अणु में इंजेक्ट किया जाता है, nanocrystal की कार्यक्षमता को बनाए रखने. इस विन्यास में, ligand गिरावट प्रणाली के प्रदर्शन पर एक सीमा प्रस्तुत करता है. इसलिए, ताजा ligands हमेशा उपलब्ध हो सकता है के लिए एच 2 उत्पादन जहां जलीय माध्यम में अतिरिक्त ligands स्वचालित रूप से क्षतिग्रस्त ligands की जगह किया जाएगा निरंतर चाहिए. हमें उम्मीद है कि फिर प्रभार्य, इलेक्ट्रॉन दान ligands के उपयोग में काफी photocatalytic आरोप अलग अर्धचालक असमलैंगिक इंटरफेस का उपयोग कंपोजिट के कारोबार की संख्या में सुधार हो सकता है. डिवाइस संभावित ZnSe कोर पर एक पतली सीडीएस खोल बढ़ रही है, ZnSe डोमेन से निकली छेद के लिए बाधा को कम करके सुधार किया जा सकता है, या एक थोड़ा उच्च के साथ एक surfactant चुननेएर होमोसेक्सुअल स्तर, जिससे ZnSe से अधिक अनुकूल energetically छेद के इंजेक्शन.

nanocrystal ठोस प्रक्रिया एक सभी अकार्बनिक अकार्बनिक फिल्म में nanocrystals के विधानसभा के लिए सक्षम बनाता है. इस पद्धति को nanocrystal फिल्मों, अर्थात् ligand-nanocrystal प्रणाली के गरीब और थर्मल रासायनिक स्थिरता से जुड़े ligand के प्रमुख सीमाओं को पार करने के लिए बनाया गया है. यह चौड़े बैंड अंतर अर्धचालक के एक मैट्रिक्स में nanocrystal सरणी encasing द्वारा किया जाता है. गढ़े फिल्मों प्रदर्शन अच्छा थर्मल स्थिरता, जो nanocrystal मैट्रिक्स इंटरफेस के heteroepitaxial संरचना को जिम्मेदार ठहराया है. यहाँ, हम एक सीडी के लिए एक pbs nanocrystal सरणी, ऐसी है कि शामिल nanocrystals की मात्रा कारावास संरक्षित है encapsulate मैट्रिक्स को रोजगार. अंतर - nanocrystal रिक्ति विस्तृत bandgap अर्धचालक खोल की मोटाई के माध्यम से नियंत्रित किया जा सकता है, फिल्म की चालकता को प्रभावित. यह बहुत अलग उपकरणों के लिए अनुमति देता है से बनाया जाnanocrystal संरचना के एक ही प्रकार है. फिल्में छोटे nanocrystal अंतर - रिक्ति के साथ 2.3% के रूप में उच्च के रूप में दर्ज की क्षमता के साथ प्रोटोटाइप सौर कोशिकाओं में सम्मोहक प्रदर्शन प्रकाश कटाई, दिखाओ. सिद्धांत रूप में अधिक से अधिक nanocrystal जुदाई के साथ एक फिल्म के लिए एक अवरक्त emitter, और अन्य फ्लोरोसेंट ठोस रूप में इस तरह के उपकरणों के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. यह उम्मीद है कि मैट्रिक्स encapsulation दृष्टिकोण अन्य प्रकार मैं अर्धचालक / मैट्रिक्स संयोजन करने के लिए "नीचे अप" सभी अकार्बनिक nanocrystal अधिक समायोज्य वाहक गतिशीलता, शामिल प्रभार की मात्रा कारावास, और सम्मोहक हवा दिखा फिल्मों के विकास में सहायता के लिए बढ़ाया जा सकता है स्थिरता.

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Disclosures

ब्याज की कोई संघर्ष की घोषणा की.

Acknowledgments

हम सलाह और मूल्यवान विचार - विमर्श के लिए डॉ. फेलिक्स (BGSU) Castellano और एन.आर. नील स्वीकार करना चाहते हैं. हम कृतज्ञता obor "सामग्री नेटवर्क" कार्यक्रम और वित्तीय सहायता के लिए बॉलिंग ग्रीन स्टेट यूनिवर्सिटी को स्वीकार करते हैं. 1112227 - यह काम आंशिक रूप से पुरस्कार चे के तहत NSF द्वारा समर्थित किया गया.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
octadecylamine (ODA), 90% Fisher AC12932-0050
selenium (Se), 200 mesh Acros AC19807-2500
tri-n-octylphosphine (TOP), 97% Strem 15-6655 Air Sensitive
diethyl zinc (Et2Zn), 10% by wt. Aldrich 22080 Air Sensitive, Light Sensitive
methanol, 99.8%, anhydrous Aldrich 179337
toluene, 99.8%, anhydrous Aldrich 244511
tri-n-octylphosphine oxide (TOPO), 99% Aldrich 223301
n-octadecylphosphonic acid (ODPA), 98% PCI Synthesis 104224
hexylphosphonic acid (HPA), 98% PCI Synthesis 4721-24-8
cadmium oxide (CdO), 99.99% Aldrich 202894
sulfur (S), 99.999% Acros AC19993-0500 Strong odor
11-mercaptoundecanoic acid (MUA), 95% Aldrich 450561
potassium hydroxide (KOH) Acros AC13406-0010
chloroform VWR EM-CX1059-1
lead oxide (PbO), 99.999% Aldrich 32306-1KG
1-octadecene (ODE), 90% Aldrich O806-25ML
oleic acid (OA), 90% Aldrich O1008-1G
bis(trimethylsilyl) sulfide (TMS), synthetic grade Aldrich 283134-25G Air sensitive, strong odor, highly reactive
acetone EMD Chemicals AX0118-2
cadmium acetate Acros AC31713-5000
sodium sulfide nonahydrate (Na2S∙9H2O), 98% Alfa Aesar CB1100945 Light sensitive
hexadecyltrimethyl ammonium bromide (CTAB), 99% Sigma H6269-100G
oleylamine, 70% Aldrich O7805-5G
diphenyl ether Alpha Aesar 101-84-8
1,2-hexadecanediol TCI 6920-24-7
Pt (II) acetylacetonate, 97% Aldrich 282782-5G
isopropanol, 99.8%, anhydrous Acros AC32696-0025
titanium tetrachloride (TiCl4), 99.9% Aldrich 697079-25G Extremely air sensitive
titanium dioxide, DSL 90T DyeSol DSL 90T
terpineol MP Biomedical 98-55-5
3-mercaptopropionic acid (MPA), 99% Alfa Aesar A10435 Strong odor
octane, anhydrous, 99% Aldrich 412236

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Kamat, P. V., Flumiani, M., Dawson, A. Metal - Metal and Metal- Semiconductor Composite Nanoclusters. Colloids Surf. A. 202, 269-279 (2002).
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