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

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.

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 з...

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. ?...

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.

<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

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.

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 ?...

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

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.

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

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

Этот протокол демонстрирует синтез комнатной температуры коллоидных перовскитных нанопластов для будущих оптоэлектронных применений. Основным преимуществом такого подхода является композиционная гибкость, которую он обеспечивает. Путем делать просто изменения к смеси прекурсора, по-разному perovskite nanoplatelets можно легко получить.Свинцово-галидные перовскиты однозначно подходят для метода репреципитации при содействии лиганда. В отличие от традиционных полупроводников, связи внутри перовскитной кристаллической решетки могут быть легко сломаны и реформированы при комнатной температуре. Для синтеза и равна метиламмония свинца бромистого нанопласта, смешать отдельные один миллилитр томов указанных 0,2 молировых растворов прекурсоров в соответствии с таблицей.Для синтеза и равна метиламмония свинца йодидных нанопластинок, смешать отдельные один миллилитр объемов указанных 0,2 молировых растворов прекурсоров в соответствии с таблицей. Для синтеза наноплателетов со смешанными галидными композициями сочетайте только бромид и йодид только перовскитные растворы прекурсоров нанопласта одинаковой толщины при желаемом объемном соотношении для целевого состава. Для синтеза перовскитных нанопластинок ввисьте 10 микролитров каждого раствора смешанного прекурсора в отдельные 10 миллилитровых алицитов толуола под энергичным перемешиванием.Оставьте растворы под перемешиванием в течение 10 минут, пока не будут наблюдаться дальнейшие изменения цвета, чтобы обеспечить полную кристаллизацию каждого из перовскитных нанопластинок. Для общей очистки перовскитных нанопластинок центрифугайте растворы при 2050 раз г в течение 10 минут и отбрасывайте супернатанты. Затем переоформить наноплатеты в соответствующем объеме растворителя в соответствии с запланированным анализом вниз по течению с вихрем.Фотографии коллоидных перовскитных нанопластильных растворов под окружающим и ультрафиолетовым светом в сочетании с фотолюминесценцией и абсорбционными спектрами еще больше подтверждают эмиссионный и абсорбционный характер наноплатетов. Изображения электронной микроскопии передачи и рентгеновские дефракционные модели могут быть использованы для оценки бокового размера и укладки интервалов нанопластинок, соответственно, а также подтверждения их двумерных структур. Спектры абсорбции перовскитных наноплателетных растворов со смешанными галидами демонстрируют настройку зазора полосы.Идентичные спектры фотолюминесценции перовскитных нанопластинок с различными лигандами демонстрируют композиционную гибкость органических видов укупорки поверхности. Следует отметить, что точный контроль соотношения между отдельными прекурсорами определяет толщину полученных нанопластинок и обеспечивает их толщину однородностью. После синтеза и очистки нанопластинок в зависимости от планируемого использования могут быть выполнены пост синтезные процессы, такие как осаждение тонкой пленки, инкапсуляция полимера и изготовление оптоэлектронных устройств.Одной из интересных особенностей этого синтетического метода является его пригодность для автоматизированных и высоких экспериментов, которые могут быть использованы для быстрого создания больших наборов данных для обучения прогностические компьютерные модели. Свинцовые галиды считаются канцерогенными, и вдыхание органических растворителей и наночастиц может быть опасным. Обработать все химические вещества в хорошо содержащейся среде.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

Легким и эффективным Подготовка Tri-компонентов флуоресцентных гликополимеров помощью плот контролируется полимеризации

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

Синтез и Отслоение дискотического циркониевых Фосфаты для получения кристаллов коллоидное Liquid

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

Facile Получение 4-замещенных производных хиназолина

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

Синтез белка биоконъюгатов<em&gt; с помощью</em&gt; Цистеин-малеимид химии

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

Эпитаксиального роста перовскита титаната стронция на германии с помощью атомного слоя осаждения

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

Facile Синтез червеобразных мицелл с помощью видимого света опосредованного дисперсионной полимеризации с использованием 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

Синтез [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; Использование метастабильного Sn (I) раствор галогенида синтезированные через соконденсацией Техника

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

Процесс низкого давления паров при содействии решения перестраиваемый полоса разрыв обскуры бесплатная Methylammonium свинца галоидных перовскита фильмов

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