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

इस काम को अमेरिकी ऊर्जा विभाग, विज्ञान के कार्यालय, बुनियादी ऊर्जा विज्ञान (बीईएस) द्वारा पुरस्कार संख्या डीई-एससी0019345 के तहत समर्थित किया गया था। Seung Kyun हा आंशिक रूप से Kwanjeong शिक्षा फाउंडेशन विदेशी डॉक्टरेट कार्यक्रम छात्रवृत्ति द्वारा समर्थित किया गया था. इस कार्य ने एमआईटी में MRSEC साझा प्रायोगिक सुविधाओं का उपयोग किया, जो पुरस्कार संख्या DMR-08-19762 के तहत राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन द्वारा समर्थित है। हम अशुद्धि जाँच और संपादन के साथ सहायता के लिए एरिक शक्तियों धन्यवाद.

नोट: 'n के सरल संकेतन $ 1 BX' और 'n ] 2 ABX' का उपयोग यहाँ से L2BX4 और L2[ABX3]BX4के जटिल रासायनिक सूत्र के बजाय किया जाएगा। बेहतर स्थिरता और परिणामस्वरूप perovskite नैनोप्लेटलेट के ऑप्टिकल गुणों के लिए, य...

इस संश्लेषण का गुणनफल कोलाइडल सीसा हैलिड नैनोप्लेटलेट्स है जो ऐल्किलैमनियम हैलिड सतह लिगन्ड्स (चित्र 1क) द्वारा छाया हुआ है। चित्रा 1b लिगन्ड-सहायता से पुनः वर्षा के माध्यम से को?...

पिछले दशक में, सीसा हैलाइड perovskites सौर कोशिकाओं का निर्माण1,2,3,4,5,6 प्रभावी ढंग से इस के उत्कृष्ट गुणों पर प्रकाश डाला गया है लंबे वाहक विसरण लंबाई7,8,9,10, संघटनात्मक ट्यूनाबिलिटी4,5,11 सहित अर्धचालक सामग्री और कम लागत संश्लेषण12| विशेष रूप से, दोष सहिष्णुता की अनूठी प्रकृति13,14 नेतृत्व halide perovskites मूल रूप से अन्य अर्धचालकों से अलग है और इस तरह अत्यधिक अगली पीढ़ी के ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों के लिए आशाजनक बनाता है.
सौर कोशिकाओं के अलावा, सीसा हैलाइड perovskites इस तरह के प्रकाश उत्सर्जक डायोड6,15,16,17,18के रूप में उत्कृष्ट ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों बनाने के लिए दिखाया गया है, 19,20,21,22, लेज़रों23,24,25, और फोटो डिटेक्टर26,27, 28. विशेष रूप से, जब कोलाइडयन नैनोक्रिस्टल के रूप में तैयार किया जाता है18,29,30,31,32,33,34, 35,36,37,38,39,40,41,42,43, नेतृत्व हैलाइड पेरोवस्काइट्स मजबूत क्वांटम- और परावैद्युत-संबन्ध, बड़े exciton बाध्यकारी ऊर्जा44,45, और उज्ज्वल luminscence17,19 सुगम समाधान के साथ प्रदर्शित कर सकते हैं प्रक्रियाीयता. क्वांटम डॉट्स29,30,31,32, नैनोरोड33,34 और नैनोप्लेटलेट18सहित विभिन्न रिपोर्ट की गई भूगणितएं, 35,36,37,38,39,40,41,43 आगे आकार ट्यूनरकाता का प्रदर्शन सीसा हैलिड पेरोवस्की नैनोक्रिस्टल्स की।
उन नैनोक्रिस्टल के अलावा, कोलाइडयन दो आयामी (2 डी) नेतृत्व हैलाइड perovskites, या "perovskite नैनोप्लेटलेट", चार्ज वाहक की मजबूत कैद की वजह से प्रकाश उत्सर्जक अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से वादा कर रहे हैं, बड़े exciton बाध्यकारी ऊर्जा तक पहुँचने meV44के सैकड़ों करने के लिए , और नैनोप्लेटलेट39की मोटाई शुद्ध पहनावा से स्पेक्ट्रली संकीर्ण उत्सर्जन. इसके अतिरिक्त, anisotropic उत्सर्जन 2D perovskite नैनोक्रिस्टल46 और अन्य 2D अर्धचालक47के लिए रिपोर्ट,48 perovskite नैनोप्लेटलेट आधारित से outcoupling दक्षता को अधिकतम करने की क्षमता पर प्रकाश डाला गया प्रकाश उत्सर्जक उपकरणों.
यहाँ, हम एक लिगन्ड-सहायता प्राप्त पुनरावर्तन तकनीक36,38,49के माध्यम से कोलाइडियल लीड हैलिड पेरोवक्टे नैनोप्लेटलेट केसरल, सार्वभौमिक,कमरे के तापमान संश्लेषण के लिए एक प्रोटोकॉल प्रदर्शित करते हैं। पेरोवस्काइट नैनोप्लेटलेट आयोडाइड और/या ब्रोमाइड हैलिड एनिअंस, मेथिलऐमॉनोनियम या फॉर्मैमिडीनियम कार्बनिक cations को शामिल करते हैं, और चर कार्बनिक सतह लिगन्ड्स का प्रदर्शन किया जाता है। अवशोषण और उत्सर्जन ऊर्जा और कोलाइडयन फैलाव की मोटाई शुद्धता को नियंत्रित करने के लिए प्रक्रियाओं पर चर्चा की जाती है।

<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

इस काम में, हम कोलाइडयन सीसा हैलिड पेरोवस्काइट नैनोप्लेटलेट संश्लेषण के लिए एक सहज विधि प्रदर्शित करते हैं (रासायनिक सूत्र: एल2[एबीएक्स3]n-1BX4, L: butylammonium और octylammonium, A: मेथिलऐमॉनोनियम या formamidinium, बी: सीसा, एक्स: ब्रोमाइड और आयोडाइड, n:की संख्या [BX6]4- नैनोप्लेटलेट मोटाई की दिशा में अष्टफलकीय परतों) ligand-सहायता से पुनः प्राप्ति के माध्यम से. व्यक्तिगत perovskite अग्रदूत समाधान एन, एन-डिमेथिलफॉर्मामाइड (डीएमएफ) में प्रत्येक नैनोप्लेटलेट घटक नमक भंग करके तैयार कर रहे हैं, जो एक ध्रुवीय कार्बनिक विलायक है, और फिर लक्षित नैनोप्लेटलेट मोटाई और संरचना के लिए विशिष्ट अनुपात में मिश्रण। एक बार मिश्रित अग्रदूत समाधान अध्रुवीय toluene में गिरा दिया है, घुलनशीलता में अचानक परिवर्तन सतह से बाध्य alkylammonium halide ligands कोलाइडल स्थिरता प्रदान करने के साथ नैनोप्लेटलेट के तात्कालिक क्रिस्टलीकरण प्रेरित करता है। प्रकाशसंदीपन और अवशोषण स्पेक्ट्रम से पता चलता है emissive और दृढ़ता से क्वांटम-परिंधली सुविधाओं. एक्स-रे विवर्तन और संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी नैनोप्लेटलेट की द्वि-आयामी संरचना की पुष्टि करते हैं। इसके अलावा, हम प्रदर्शित करते हैं कि perovskite नैनोप्लेटेलेट के बैंड अंतराल लगातार हैलिड आयन (ओं) की स्टोइकियोमेट्री अलग द्वारा दृश्य रेंज में tuned किया जा सकता है। अंत में, हम सतह कैपिंग ligands के रूप में कई प्रजातियों को शुरू करने से ligand-सहायता पुनः वर्षा विधि के लचीलेपन का प्रदर्शन. इस पद्धति emissive 2D कोलाइडयन अर्धचालक के dispersions तैयार करने के लिए एक सरल प्रक्रिया का प्रतिनिधित्व करता है.

पेरोवस्काइट नैनोप्लेटलेट्स और संश्लेषण प्रक्रिया का योजनाबद्ध चित्रण सामग्री और कृत्रिम विवरण का अवलोकन देता है (चित्र 1)। परिवेश प्रकाश और यूवी के तहत कोलाइडयन पेरोवस्ट नैनोप्लेटलेट सम?...

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

यह काम कोलाइडयन क्वांटम-परिंधित सीसा हैलिड पेरोवस्कटे नैनोप्लेटलेट्स के सहज कमरे-तापमान संश्लेषण को दर्शाता है जो लिगन्ड-सहायता प्राप्त पुनः वर्षा विधि द्वारा किया जाता है। Synthesized नैनोप्लेटलेट संरचना और मोटाई अलग करके दृश्य रेंज भर में वर्णक्रमीय ऑप्टिकल सुविधाओं और निरंतर वर्णक्रमीय ट्यूनकरनेीयता दिखाने के लिए।

कोलाइडी लीड हैलिड पेरोवस्की नैनोप्लेटलेट्स वाया लिगन्ड-असिस्टेड रिवेक्शेशन का संभल संश्लेषण

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

यह प्रोटोकॉल भविष्य के ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों के लिए कोलाइडल पेरोवस्काइट नैनोप्लेटेलेट्स के कमरे के तापमान संश्लेषण को दर्शाता है। इस दृष्टिकोण का मुख्य लाभ यह प्रदान करता है रचनात्मक लचीलापन है । अग्रदूत मिश्रण में सीधा परिवर्तन करके, विभिन्न पेरोवस्काइट नैनोप्लेटेलेट्स आसानी से प्राप्त किए जा सकते हैं।लीड हैलाइड पेरोवस्काइट्स लिगांड-असिस्टेड रीप्रिपिcipिटेशन विधि के लिए विशिष्ट रूप से अनुकूल हैं। पारंपरिक अर्धचालक के विपरीत, पेरोवस्काइट क्रिस्टल जाली के भीतर बांड को आसानी से तोड़ा जा सकता है और कमरे के तापमान पर सुधार किया जा सकता है। मेथिलाम्मोनियम लीड ब्रोमाइड नैनोप्लेलेटेट्स के बराबर संश्लेषण और बराबरी करने के लिए, तालिका के अनुसार संकेतित 0.2 मोलर अग्रदूत समाधानों के व्यक्तिगत एक मिलीलीटर वॉल्यूम को मिलाएं।मेथिलममोनियम लीड आयोडाइड नैनोप्लेलेटेट्स को संश्लेषित और बराबर करने के लिए, तालिका के अनुसार संकेतित 0.2 मोलर अग्रदूत समाधानों की व्यक्तिगत एक मिलीलीटर मात्रा मिलाएं। मिश्रित हैलाइड रचनाओं के साथ नैनोप्लेटलेट को संश्लेषित करने के लिए, केवल ब्रोमाइड और आयोडाइड को केवल पेरोवस्काइट नैनोप्लेलेट अग्रदूत समाधान ों को मिलाएं जो लक्षित संरचना के लिए वांछित वॉल्यूमेट्रिक अनुपात में एक ही मोटाई के हैं। पेरोवस्काइट नैनोप्लेलेट संश्लेषण के लिए, प्रत्येक मिश्रित अग्रदूत समाधान के 10 माइक्रोलीटर को जोरदार सरगर्मी के तहत टोल्यून के व्यक्तिगत 10 मिलीलीटर एलिकोट्स में इंजेक्ट करें।10 मिनट के लिए सरगर्मी के तहत समाधान छोड़ दें जब तक कि प्रत्येक पेरोवस्काइट नैनोप्लेटेलेट्स का पूर्ण क्रिस्टलीकरण सुनिश्चित करने के लिए कोई और रंग परिवर्तन नहीं देखा जाता है। पेरोवस्काइट नैनोप्लेटेलेट्स के सामान्य शुद्धिकरण के लिए, 10 मिनट के लिए 2, 050 बार जी पर समाधान अपकेंद्रित्र करें और सुपरनेटेंट को त्याग दें। फिर, भंवर के साथ नियोजित डाउनस्ट्रीम विश्लेषण के अनुसार सॉल्वेंट की उचित मात्रा में नैनोप्लेटेलेट्स को फिर से वितरित करें।परिवेश और पराबैंगनी प्रकाश के तहत कोलॉयडल पेरोवस्किट नैनोप्लेलेट समाधानों के चित्र फोटोल्यूमिनेसेंस और अवशोषण स्पेक्ट्रा के साथ संयुक्त रूप से नैनोप्लैटेट्स की समृद्धि और अवशोषण प्रकृति की पुष्टि करते हैं। ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी छवियों और एक्स-रे डिफ्रैक्शन पैटर्न का उपयोग क्रमशः नैनोप्लेटेलेट्स के पार्श्व आयामों और स्टैकिंग स्पेसिंग का अनुमान लगाने के लिए किया जा सकता है, जबकि उनकी दो-आयामी संरचनाओं की पुष्टि भी की जा सकती है। मिश्रित हैलिड्स के साथ पेरोवस्काइट नैनोप्लेलेट समाधानों का अवशोषण स्पेक्ट्रा बैंड गैप की ट्यूनबिलिटी को प्रदर्शित करता है।विभिन्न लिगामेंट्स के साथ पेरोवस्काइट नैनोप्लैटेलेट्स से समान फोटोल्यूमिनेसेंस स्पेक्ट्रा कार्बनिक सतह कैपिंग प्रजातियों के रचनात्मक लचीलेपन को प्रदर्शित करता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि व्यक्तिगत अग्रदूतों के बीच अनुपात का सटीक नियंत्रण परिणामी नैनोप्लेटेलेट्स की मोटाई निर्धारित करता है और उनकी मोटाई एकरूपता सुनिश्चित करता है। नैनोप्लेटेलेट्स के संश्लेषण और शुद्धिकरण के बाद, पोस्ट-सिंथेसिस प्रक्रियाएं, जैसे पतली फिल्म जमाव, बहुलक एनकैप्सुलेशन, और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक डिवाइस निर्माण नियोजित उपयोग के आधार पर किया जा सकता है।इस सिंथेटिक विधि की एक रोमांचक विशेषता स्वचालित और उच्च के माध्यम से पुट प्रयोग के लिए इसकी उपयुक्तता है, जिसका उपयोग भविष्य कहनेवाला कंप्यूटर मॉडल को प्रशिक्षित करने के लिए बड़े डेटा सेट उत्पन्न करने के लिए जल्दी से किया जा सकता है। माना जाता है कि लेड हैलिड्स कैंसरजनक है और ऑर्गेनिक सॉल्वैंट्स और नैनोकणों का साँस लेना खतरनाक हो सकता है । एक अच्छी तरह से निहित वातावरण में रसायनों के सभी संभाल।

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