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

עבודה זו נתמכת על ידי משרד האנרגיה של ארה ב, משרד המדע, בסיסי אנרגיה מדעי (בס) תחת מספר הפרס דה-SC0019345. Seung Kyun הייתה נתמכת באופן חלקי על ידי קרן החינוך קווג'אונג בחו ל מלגה לתואר שלישי. עבודה זו עשה שימוש ב-MRSEC משותף ניסיוני מתקנים ב-MIT, נתמך על ידי קרן המדע הלאומי תחת מספר הפרס DMR-08-19762. אנו מודים לאריק פאוורס לקבלת סיוע בהגהה ובעריכה.

הערה: סימונים פשוטים יותר של 'n = 1 BX ' ו-'n = 2 abx ' ישמשו מכאן במקום הנוסחה הכימית המורכבת של L2BX4 ו-L2[abx3] BX4, בהתאמה. עבור יציבות טובה יותר ותכונות אופטיות של nanoplatelets פרוביסקיט וכתוצאה מכך, מומלץ להשלים את ההליך כולו תחת תנאים אינרטי49 (כלומר, כדור?...

התוצר של סינתזה זו הוא הnanoplatelets המוביל הליד הלידי ההאלקוליום על ידי הליד הפנים ליגונמון (איור 1a). איור 1b מדגים את ההליך הסינתטי של nanoplatelets פרוביסקיט באמצעות ליגאט בסיוע משקעים. כדי לסכם, המלחים הקודמן הכולל היו מומס בתוך הממס DMF ממיסים ביחס ספציפי לעובי הרצוי...

בעשור האחרון, הייצור של מוביל בתאי שמש1,2,3,4,5,6 הדגיש ביעילות את המאפיינים המצוינים של זה חומר מוליך למחצה, כולל אורך דיפוזיה הובלה ארוכה7,8,9,10, מכלול היכולת4,5,11 וסינתזה בעלות נמוכה12. במיוחד, הטבע הייחודי של פגם סובלנות13,14 גורם להוביל הלידי perovskites שונה באופן מהותי ממוליכים למחצה אחרים, ובכך מבטיח מאוד עבור יישומים הדור הבא אלקטרואופטיקה.
בנוסף תאים סולאריים, עופרת perovskites הלידי הליד הוכחו להפוך מכשירים אלקטרואופטיקה מעולה כגון דיודות פולטות אור6,15,16,17,18, 19,20,21,22, לייזרים23,24,25, וגלאי פוטו26,27, . עשרים ושמונה במיוחד, כאשר הוכנו בצורה של הקולאוטרסטאלס18,29,30,31,32,33,34, 35,36,37,38,39,40,41,42,43, להוביל הלידי הליד עשויה להפגין הקוונטים חזקה-ו מדידות הכליאה, ההתרגשות הגדולה על כריכת אנרגיה44,45, ולומינציה בהירה17,19 יחד עם פתרון נתיישב מעבד. גאומטרים שונים שדווחו כולל נקודות קוואנטים29,30,31,32, nanorods33,34 ו nanoplatelets18, 35,36,37,38,39,40,41,43 עוד להדגים את הצורה tunability . של מוביל הליד הלידי
בין אלה nanocrystals, קולאידית דו מימדי (2D) להוביל perovskites או "perovskites nanoplatelets", הם מבטיחים במיוחד עבור יישומים פולטות אור בשל הכליאה חזקה של נושאות המטען, מרגש גדול על האנרגיה המחייב להגיע עד מאות meV44, ו הפליטה הצר של הרכבים מעובי של nanoplatelets39. בנוסף, פליטת אנאיזוטרופי דיווחו על הננו-ממד של 2d perocrystals46 ו 2d אחרים מוליכים למחצה47,48 מדגיש את הפוטנציאל של ממקסם את היעילות outovskite מבוסס nanoplatelet מכשירים פולטות אור.
כאן, אנו מדגימים פרוטוקול לסינתזה פשוטה, אוניברסלית, טמפרטורת החדר של מוביל הלידי פרוביסקיט nanoplatelets באמצעות טכניקה משקעים מחדש בסיוע36,38,49. Perovskite nanoplatelets שילוב יודיד ו/או ברומיד הליד, מתיונין או מערך ההפריה אורגנית, וליגונים משתנה אורגני. הליכים לשליטה באנרגיה הספיגה והפליטה וטוהר העובי של הפיזור הקולאידית נדונים.

<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

בעבודה זו, אנו מדגימים שיטת הפעולה לnanoplatelet הקצה המוביל סינתזה הלידי הליד (נוסחה כימית: L2[abx3]n-1BX4, L: בוטילמוניום ו octylammonium, a: מתיונין או כיום, ב: עופרת, X: ברומיד ויודיד, n: מספר השכבות של [BX6]4- מישור שכבות בכיוון של עובי nanoplatelet) באמצעות ליגאט בסיוע משקעים. פתרונות בודדים פרוביסקיט מוכנים על ידי המסת כל מלח nanoplatelet המכוננת ב n, n-diמתיל (dmf), שהוא ממיס אורגני קוטבי, ולאחר מכן ערבוב של יחס מסוים nanoplatelet עובי וקומפוזיציה ממוקדת. לאחר הפתרון המקודמן מעורב צנח לתוך טולואן הקוטב, השינוי הפתאומי של מסיסות מעורר התגבשות מיידית של nanoplatelets עם פני השטח מאוגד אלמוניום הליד מספק יציבות קולאידית. פוטוטולמינטנציה וספקטרום הקליטה חושפים את התכונות המפוטמות ומאוד מוגבלים בקוואנטום. עקיפה לקרני רנטגן ומיקרוסקופ אלקטרוני שידור מאשרים את המבנה הדו של הnanoplatelets. יתר על כן, אנו מדגימים כי פער הלהקה של nanoplatelets פרוביסקיט יכול להיות מכוון ברציפות בטווח הגלוי על ידי שינוי סטויכיומטריה של הליד (s). לבסוף, אנו מדגימים את הגמישות של שיטת המשקעים מחדש בסיוע על ידי החדרת מינים מרובים כליידיים לפני השטח. מתודולוגיה זו מייצגת הליך פשוט להכנת הדיבולים של מוליכים למחצה קוליוגיים.

איור סכמטי של הליך הסינתזה של פרוביסקיט nanoplatelets מספק סקירה של החומר והפרטים הסינתטיים (איור 1). תמונות של הפתרונות הnanoplatelet ביותר בתאורת הסביבה ובאולטרא-סגול (איור 2), בשילוב עם פוטוטולוט וספקטרום קליטה (איור 3) מאשרים עוד יותר את הטבע הnanoplatelets ?...

Watch this Scientific Journal Video about Facile Synthesis of Colloidal Lead Halide Perovskite Nanoplatelets via Ligand-Assisted Reprecipitation at JoVE.com

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

העבודה הזאת ממחישה את הטמפרטורה בטמפרטורת החדר של הקוונטים הקוונטית-מוגבלת מוביל הלידי פרוביסקיט nanoplatelets ידי ליגו-בסיוע שיטת משקעים מחדש. Nanoplatelets מסונתז להראות התכונות האופטיות הצר של הספקטרום ואת היכולת הספקטראלית רציפה לאורך טווח גלוי על ידי שינוי הקומפוזיציה ועוביים.

הNanoplatelets באמצעות משקעים בסיוע לבני הליד לפני השטח

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

פרוטוקול זה מדגים את סינתזת טמפרטורת החדר של ננו-פלטות פרוביסקיט קולואידיות עבור יישומים אופטו-אלקטרוניים עתידיים. היתרון העיקרי של גישה זו הוא הגמישות הקומפוזיציונית שהיא מספקת. על ידי ביצוע שינויים פשוטים תערובות מבשר, nanoplatelets פרוביסקיט שונים ניתן להשיג בקלות.הליבד פרוביסקיטים מובילים מתאימים באופן ייחודי לשיטת ההחייאה בסיוע ליגנד. שלא כמו מוליכים למחצה מסורתיים, הקשרים בתוך סריג גביש פרוביסקיט ניתן בקלות שבור ורפורמה בטמפרטורת החדר. כדי לסנתז ושווה לננו-פלטות ברומיד עופרת מתילמוניום, יש לערבב נפחים בודדים של מיליליטר אחד של הפתרונות הקדומים המוטהרים המצוינים של 0.2 בהתאם לשולחן.כדי לסנתז ושווה ל nanoplatelets עופרת מתילמוניום יודיד, לערבב נפחים בודדים מיליליטר אחד של המצוין 0.2 פתרונות מבשר טוחן על פי השולחן. לסנתז nanoplatelets עם קומפוזיציות הייליד מעורב, לשלב ברומיד בלבד יודיד רק פרוביסקיט nanoplatelet מבשר פתרונות של עובי זהה ביחס נפחי הרצוי עבור הרכב היעד. עבור סינתזת nanoplatelet פרוביסקיט, להזריק 10 microliters של כל פתרון מבשר מעורב לתוך aliquots בודדים 10 מיליליטר של טולואן תחת ערבוב נמרץ.השאירו את הפתרונות תחת ערבוב במשך 10 דקות עד שלא נצפו שינויי צבע נוספים כדי להבטיח התגבשות מלאה של כל אחד מהננו-פלטות פרוביסקיט. לטיהור כללי של nanoplatelets פרוביסקיט, צנטריפוגה הפתרונות ב 2, 050 פעמים גרם במשך 10 דקות להשליך את supernatants. לאחר מכן, להפיג מחדש את nanoplatelets בנפח מתאים של ממס על פי ניתוח במורד הזרם המתוכנן עם מערבולת.תמונות של פתרונות ננו-פלאטלט קולואידיים של פרוביסקיט תחת תאורת הסביבה והאולטרה סגול בשילוב עם ספקטרום פוטולומינציה וספיגה מאשרים עוד יותר את האופי הפליטתי והתסבלתי של הננו-פלנטות. ניתן להשתמש בתמונות מיקרוסקופיה של אלקטרוני שידור ודפוסי חיסול קרני רנטגן כדי להעריך את הממדים הצדדיים ואת המרווחים בערימה של הננו-פלטות, בהתאמה, תוך אישור המבנים הדו-ממדיים שלהם. ספקטרום הספיגה של פתרונות ננו-פלאטלט פרוביסקיט עם הלידים מעורבים מדגים את יכולת ההכוונון של פער הלהקה.ספקטרום פוטולומינציה זהה של ננו-פלטות פרוביסקיט עם ליגנדים שונים מדגים את הגמישות הקומפוזיציה של מינים אורגניים של מכסה משטח. יש לציין כי השליטה המדויקת ביחסים בין מבשרים בודדים קובעת את עובי הננו-פלטות הנובעות מכך ומבטיחה את הומוגניות העובי שלהם. בעקבות הסינתזה וטיהור של nanoplatelets, תהליכים שלאחר סינתזה, כגון תצהיר סרט דק, אנקפסולציה פולימרית, ייצור מכשיר אופטואלקטרוניקה יכול להתבצע בהתאם לשימוש המתוכנן.תכונה מרגשת אחת של שיטה סינתטית זו היא התאמתה לניסויים אוטומטיים וגבהים, שניתן להשתמש בהם כדי ליצור במהירות ערכות נתונים גדולות כדי לאמן מודלים ממוחשבים חזויים. הלידים עופרת הם האמינו להיות מסרטנים ואת שאיפת ממיסים אורגניים חלקיקים יכול להיות מסוכן. לטפל בכל הכימיקלים בסביבה מוכלת היטב.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Facile and Efficient Preparation of Tri-component Fluorescent Glycopolymers via RAFT-controlled Polymerization

הכנה קלילה ויעילה של Glycopolymers פלורסנט Tri-רכיב באמצעות פלמור שליטת רפסודה

Synthetic glycopolymers are instrumental and versatile tools used in various biochemical and biomedical research fields. An example of a facile and ...

Synthesis and Exfoliation of Discotic Zirconium Phosphates to Obtain Colloidal Liquid Crystals

סינתזת קילוף של פוספטים זירקוניום Discotic להשיג קריסטלים קולואיד נוזלים

Due to their abundance in natural clay and potential applications in advanced materials, discotic nanoparticles are of interest to scientists and ...

Facile Preparation of 4-Substituted Quinazoline Derivatives

הכנה קלילה של נגזרי Quinazoline 4-הוחלפו

Reported in this paper is a very simple method for direct preparation of 4-substituted quinazoline derivatives from a reaction between substituted ...

Synthesis of Protein Bioconjugates via Cysteine-maleimide Chemistry

Synthesis of Protein Bioconjugates via Cysteine-maleimide Chemistry

סינתזה של חלבון Bioconjugates<em&gt; דרך</em&gt; כימיה ציסטאין-maleimide

The chemical linking or bioconjugation of proteins to fluorescent dyes, drugs, polymers and other proteins has a broad range of applications, such as the ...

Epitaxial Growth of Perovskite Strontium Titanate on Germanium via Atomic Layer Deposition

הצמיחה epitaxial של perovskite סטרונציום Titanate על גרמניום באמצעות הפקדת אטומית Layer

Atomic layer deposition (ALD) is a commercially utilized deposition method for electronic materials. ALD growth of thin films offers thickness control and ...

Facile Synthesis of Worm-like Micelles by Visible Light Mediated Dispersion Polymerization Using Photoredox Catalyst

סינתזה קלילה של Micelles תולעת דמוית ידי גלוי אור מתווכת פילמור נפיצה שימוש Photoredox Catalyst

Presented herein is a protocol for the facile synthesis of worm-like micelles by visible light mediated dispersion polymerization. This approach begins ...

The Synthesis of [Sn10(Si(SiMe3)3)4]2- Using a Metastable Sn(I) Halide Solution Synthesized via a Co-condensation Technique

The Synthesis of [Sn10SiSiMe334]2- Using a Metastable SnI Halide Solution Synthesized via a Co-condensation Technique

הסינתזה של [Sn<sub&gt; 10</sub&gt; (Si (Sime<sub&gt; 3</sub&gt;)<sub&gt; 3</sub&gt;)<sub&gt; 4</sub&gt;]<sup&gt; 2</sup<sup&gt; -</sup&gt; שימוש metastable Sn (I) פתרון Halide מסונתז באמצעות טכניקה Co-עיבוי

The number of well-characterized metalloid tin clusters, synthesized by applying the disproportionation of a metastable Sn(I) halide in the presence of a ...

Low Pressure Vapor-assisted Solution Process for Tunable Band Gap Pinhole-free Methylammonium Lead Halide Perovskite Films

תהליך הפתרון בסיוע אדי לחץ נמוך הלהקה Tunable הפער חריר נטול עופרת Methylammonium הליד פרוביסקיט הסרטים

Organo-lead halide perovskites have recently attracted great interest for potential applications in thin-film photovoltaics and optoelectronics. Herein, ...