Name: facile synthesis of colloidal lead halide perovskite nanoplatelets via ligand-assisted reprecipitation
Uploaded: 2019-10-01T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Facile Synthesis of Colloidal Lead Halide Perovskite Nanoplatelets via Ligand-Assisted Reprecipitation at JoVE.com

这项工作得到了美国能源部、科学办公室、基础能源科学办公室（BES）的支持，奖励编号为DE-SC0019345。郑坤豪获得关中教育基金会海外博士计划奖学金的部分支持。这项工作利用了麻省理工学院的MRSEC共享实验设施，由美国国家科学基金会支持，奖励编号为DMR-08-19762。我们感谢埃里克·鲍尔斯协助打样和编辑。

注： 此处将分别使用"n = 1 BX"和"n = 2 ABX"的更简单表示法，而不是 L2BX4和 L2[ABX3+ BX4]的复杂化学公式。为了更好的稳定性和光学性能的结果过氧化物纳米血小板，建议在惰性条件下完成整个过程49（即氮手套箱）。
1. 制备过氧化物纳米血小板前体溶液
<ol><li>制备0.2 M甲基溴铵溶液（MABr）、溴化溴化二甲苯...

这种合成的产物是胶体铅卤化物纳米血小板，由卤化铝表面配体覆盖（图1a）。图1b演示了胶体过氧化物纳米血小板通过配体辅助再沉淀的合成过程。总之，成份前体盐溶解在极性溶剂DMF中，其比重为所需的厚度和成分，然后注入非极性的苯。由于溶解度的突然变化，胶体过氧化物纳米血小板开始瞬间结晶。在制备混合前体溶液时，组成前体之间的比率...

在过去的十年中，制造含卤素的太阳能电池1，2，3，4，5，6有效地突出了这一半导体材料，包括长载波扩散长度7，8，9，10，成分可调4，5，11和低成本综合12.特别是缺陷容差13、14的独特性质，使卤素铅与其他半导体有着根本的不同，因此在下一代光电子应用中大有希望。
除太阳能电池外，还展示了卤化物，可以制造出一流的光电子器件，如发光二极管6、15、16、17、18、19，20，21，22， 激光23，24，25，和光电探测器26，27 28.特别是，当以胶体纳米晶体的形式制备时，18，29，30，31，32，33，34， 35，36，37，38，39，40，41，42，43， 领先卤化物可能表现出强量子和介电结合，大兴奋结合能44，45，和明亮的发光17，19以及易感溶液加工。各种报告的几何形状包括量子点29，30，31，32，纳米棒33，34和纳米血小板18， 35，36，37，38，39，40，41，43进一步展示了形状的可调谐性铅卤化物过诺夫斯基特纳米晶体。
在这些纳米晶体中，胶体二维（2D）铅卤化物，或"perovskite纳米血小板"，由于电荷载体的强约束，大兴奋结合能量达到，在发光应用中尤其大有前途。高达数百meV44，和光谱狭窄的发射从厚度纯集合的纳米血小板39。此外，报告为 2D perovskite 纳米晶体46和其他 2D 半导体47、48的各向异性发射突出了从基于 perovskite 纳米血小板的分离效率最大化的潜力发光设备。
在这里，我们演示了一种通过配体辅助再沉淀技术36、38、49对胶体铅卤化物的室温合成的简单、通用的室温合成方案。演示了含有碘化物和/或溴化卤化物的苯丙胺、甲基铵或甲烷有机阳离子以及可变有机表面配体的Perovskite纳米血小板。讨论了胶体分散体的吸收和排放能量控制程序和厚度纯度。

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Equipment</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>365nm fiber-coupled LED</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>M365FP1</td>
			<td>Excitation source (Photoluminescence)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Avantes fiber-optic spectrometer</td>
			<td>Avantes</td>
			<td>AvaSpec-2048XL</td>
			<td>Photoluminescence detector (Photoluminescence spectra)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cary 5000</td>
			<td>Agilent Technologies</td>
			<td></td>
			<td>UV-Vis spectrophotometer (Absorption spectra)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FEI Tecnai G2 Spirit Twin TEM</td>
			<td>FEI Company</td>
			<td></td>
			<td>Transmission electron microscopy (TEM) operating at 120kV</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PANalytical X&#39;Pert Pro MPD</td>
			<td>Malvern Panalytical</td>
			<td></td>
			<td>X-ray diffraction (XRD) operating at 45 kV and 40 mA with a copper radiation source.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Materials</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>n-butylammonium bromide (BABr)</td>
			<td>GreatCell Solar</td>
			<td>MS305000-50G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>n-butylammonium chloride (BACl)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>B071025G</td>
			<td>butylamine hydrochloride</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>n-butylammonium iodide (BAI)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>805874-25G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N,N-dimethylforamide (DMF)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>227056-1L</td>
			<td>Anhydrous, 99.8%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>n-dodecylammonium bromide (DDABr)</td>
			<td>GreatCell Solar</td>
			<td>MS300880-05</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>formamidinium bromide (FABr)</td>
			<td>GreatCell Solar</td>
			<td>MS350000-100G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>formamidinium iodide (FAI)</td>
			<td>GreatCell Solar</td>
			<td>MS150000-100G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>n-hexylammonium bromide (HABr)</td>
			<td>GreatCell Solar</td>
			<td>MS300860-05</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>lead bromide (PbBr2)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>398853-5G</td>
			<td>.99.999%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>lead chloride (PbCl2)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>268-690-5G</td>
			<td>98%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>lead iodide (PbI2) solution</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>795550-10ML</td>
			<td>0.55M in DMF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>methylammonium bromide (MABr)</td>
			<td>GreatCell Solar</td>
			<td>MS301000-100G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>methylammonium iodide (MAI)</td>
			<td>GreatCell Solar</td>
			<td>MS101000-100G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>n-octylammonium bromide (OABr)</td>
			<td>GreatCell Solar</td>
			<td>MS305500-50G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>n-octylammonium chloride (OACl)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>O04841G</td>
			<td>octylamine hydrochloride</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>n-octylammonium iodide (OAI)</td>
			<td>GreatCell Solar</td>
			<td>MS105500-50G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>iso-pentylammonium bromide (i-PABr)</td>
			<td>GreatCell Solar</td>
			<td>MS300710-05</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>toluene</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>244511-1L</td>
			<td>Anhydrous, 99.8%</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

facile synthesis of colloidal lead halide perovskite nanoplatelets via ligand-assisted reprecipitation

在这项工作中，我们演示了胶体铅卤化物过氨血层合成的易制方法（化学公式：L2[ABX3]n-1BX4， L： 丁二胺和八角胺， A： 甲基铵或通过配体辅助再沉淀，在纳米血小板厚度方向上，溴化物和碘化物，n：[BX6]4-八面体层的数量。 通过溶解N、N-二甲基甲酰胺（DMF）中的每个纳米血小板成分盐（DMF），即一种极性有机溶剂，然后以特定比例混合靶向纳米血小板厚度和组合物，制备单个perovskite前体溶液。一旦混合前体溶液落入非极性甲苯，溶解度的突然变化就诱导纳米血小板的瞬时结晶，表面粘结的卤化烷基胺配体提供胶体稳定性。光致发光和吸收光谱揭示了发射和强量子限制特性。X射线衍射和透射电子显微镜证实了纳米小板的二维结构。此外，我们还表明，通过改变卤化物孔的孔粒数，可以连续调整在可见范围内的超氧化物纳米血小板的带隙。最后，通过引入多种物种作为表面封布配体，演示了配体辅助再沉淀方法的灵活性。该方法代表了制备发射2D胶体半导体分散体的简单过程。

对过氧化物纳米血小板和合成过程的图解说明了材料和合成细节的概述（图1）。环境光和紫外线下胶体过胶体纳米血小板溶液的图片（图2）结合光致发光和吸收光谱（图3）进一步证实了纳米血小板的发射和吸收特性。TEM图像（图4）和XRD图案（图5）分别用于估计纳米血小板的横向尺?...

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Facile Synthesis of Colloidal Lead Halide Perovskite Nanoplatelets via Ligand-Assisted Reprecipitation

本成果通过配体辅助再沉淀法，演示了胶体量子密闭铅卤化物过诺维特纳米血小板的易感室温合成。合成纳米孔通过改变组成和厚度，在整个可见范围内显示光谱狭窄的光学特征和连续光谱可调谐性。

通过配体辅助再沉淀对胶体铅卤化物的可理解合成

In this work, we demonstrate a facile method for colloidal lead halide perovskite nanoplatelet synthesis (Chemical formula: L2[ABX3]n-1BX4, L: ...

该协议演示了胶体永久纳米板的室温合成，用于未来的光电应用。这种方法的主要优点是它提供的组成灵活性。通过直接改变前体混合物，可以很容易地获得不同的佩罗夫斯基特纳米板。卤化铅过氧化物特别适用于配体辅助再沉淀方法。与传统半导体不同，在室温下，perovskite晶体晶格内的键很容易被打破和改造。为了合成并等于甲基铵铅溴纳米小板，根据表混合指示的0.2摩尔前体溶液的单个1毫升体积。为了合成并等于甲基铵铅碘化纳米板，根据表混合指示的0.2摩尔前体溶液的单个1毫升体积。合成混合卤化物组合物的纳米板子，仅结合溴化物和碘化物，仅以目标组合物所需的体积比，以相同厚度的佩罗夫斯基特纳米板小板前体溶液进行组合。对于佩罗夫斯基特纳米板子组合成，在剧烈搅拌下，将每种混合前体溶液的10微升注入单独的10毫升甲酸甲酸甲酸。将溶液保持搅拌 10 分钟，直到不再观察到颜色变化，以确保每个过氧化盐纳米板的完整结晶。对于佩罗夫斯基特纳米板的一般纯化，将溶液在2，050倍g下离心10分钟，然后丢弃超钠。然后，根据规划的下游分析，在适当的溶剂量中重新分配纳米板。在环境和紫外线下，胶体透镜纳米板板溶液与光致发光和吸收光谱相结合的图片进一步证实了纳米板的发射性和吸收性。传输电子显微镜图像和X射线去功能化模式分别可用于估计纳米板的横向尺寸和堆叠间距，同时确认其二维结构。带状纳米板板溶液与混合卤化物的吸收光谱显示了带隙的可调性。不同配体佩罗夫斯基特纳米板的相同光致发光光谱显示了有机表面封盖物种的组成灵活性。必须指出，对单个前体之间比率的精确控制决定了产生的纳米小板的厚度，并确保其厚度均匀性。在纳米板的合成和纯化之后，可以根据计划使用进行后合成过程，如薄膜沉积、聚合物封装和光电器件制造。这种合成方法的一个令人兴奋的特点是它适合自动化和高通投入实验，可用于快速生成大型数据集来训练预测计算机模型。卤化铅被认为是致癌的，吸入有机溶剂和纳米颗粒可能是危险的。在控制良好的环境中处理所有化学品。

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