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

Bu çalışma, DE-SC0019345 ödül numarası ile ABD Enerji Bakanlığı, Bilim, Temel Enerji Bilimleri Ofisi (BES) tarafından desteklenmiştir. Seung Kyun Ha kısmen Kwanjeong Eğitim Vakfı Yurtdışı Doktora Programı Bursu tarafından desteklendi. Bu çalışma, Ulusal Bilim Vakfı tarafından DMR-08-19762 ödül numarası altında desteklenen MIT'deki MRSEC Ortak Deneysel Tesisleri'nden yararlanmıştır. Biz prova ve düzenleme ile yardım için Eric Powers teşekkür ederiz.

NOT: L2BX4 ve L2[ABX3]BX4) karmaşık kimyasal formülü yerine buradan 'n = 1 BX' ve 'n = 2 ABX' basit gösterimleri kullanılacaktır. Daha iyi stabilite ve elde edilen perovskit nanoplatelets optik özellikleri için, tüm prosedürü inert koşullar altında tamamlamak için tavsiye edilir49 (yani, bir azot glovebox).
1. Perovskit nanoplatelet öncül çözeltisinin hazırlanması
<ol><li>Haz...

Bu sentezin ürünü alkylammonium halide yüzey ligandları ile kapatılan kolloidal kurşun halide nanoplatelets 'tir (Şekil 1a). Şekil 1b, ligand destekli reyağış yoluyla kolloidal perovskit nanoplateletlerin sentetik prosedürünü göstermektedir. Özetlemek gerekirse, kurucu öncül tuzlar istenilen kalınlık ve bileşim için belirli oranlarda bir polar çözücü DMF içinde çözülmüş ve daha sonra toluen içine enjekte edildi, hangi nonpolar. ...

Son on yılda, kurşun halide perovskitsgüneş pilleri1,2,3,4,5,6 imalatı etkili bu mükemmel özellikleri vurgulamıştır uzun taşıyıcı difüzyon uzunlukları7,8,9,10, bileşimsel tunability4,5,11 dahil olmak üzere yarı iletken malzeme ve düşük maliyetli sentez12. Özellikle, kusur toleransı13,14 benzersiz doğası kurşun halide perovskitler temelde diğer yarı iletkenler farklı ve böylece son derece yeni nesil optoelektronik uygulamalar için umut verici hale getirir.
Güneş pilleri ek olarak, kurşun halide perovskitler ışık yayan diyotlar 6,15,16,17,18 gibi mükemmel optoelektronik cihazlar yapmak için gösterilmiştir 19,20,21,22, lazerler23,24,25, ve fotodedektörler26,27, 28. yıl. Özellikle, kolloidal nanokristaller şeklinde hazırlandığında18,29,30,31,32,33,34, 35,36,37,38,39,40,41,42,43, kurşun halide perovskitler güçlü kuantum ve dielektrik hapsi, büyük eksitiron bağlama enerjisi44,45, ve parlak parlaklık17,19 kolay çözeltisi ile birlikte sergileyebilir işlenebilirlik. Kuantum noktalar29,30,31,32,nanorods33,34 ve nanoplatelets18dahil olmak üzere çeşitli rapor geometriler, 35,36,37,38,39,40,41,43 daha fazla şekil alabilme göstermek kurşun halide perovskite nanokristaller.
Bu nanokristaller arasında, kolloidal iki boyutlu (2D) kurşun halide perovskitler veya "perovskite nanoplatelets", özellikle şarj taşıyıcılarının güçlü bir şekilde hapsedilmesi, büyük eksitiron bağlama enerjisinin ulaşması nedeniyle ışık yayan uygulamalar için umut vericidir. kadar yüzlerce meV44, ve nanoplatelets kalınlığı saf topluluklardan spectrally dar emisyon39. Ayrıca, 2D perovskit nanokristaller46 ve diğer 2D yarı iletkenler47,48 için bildirilen anizotropik emisyon, perovskit nanoplatelet tabanlı dışbirleştirme verimliliğini en üst düzeye çıkarma potansiyelini vurgular ışık yayan cihazlar.
Burada, bir ligand destekli reyağış tekniği36,38,49ile kolloidal kurşun halide perovskit nanoplatelets basit,evrensel,oda sıcaklığında sentezi için bir protokol göstermektedir. İyodür ve/veya bromür halid anyonları, metilamonyum veya formamidinyum organik katyonları ve değişken organik yüzey ligandlarını içeren perovskit nanoplateletler gösterilmiştir. Emilim ve emisyon enerjisini ve kolloidal dağılım kalınlığının kontrol altına alınmasına yönelik prosedürler tartışılmıştır.

<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

Bu çalışmada kolloidal kurşun halide perovskit nanoplatelet sentezi (Kimyasal formül: L2[ABX3]n-1BX4, L: butylamonyum ve okylammonyum, A: methylammonium veya formamidinium, B: kurşun, X: bromür ve iyodür, n: [BX6]4- nanoplatelet kalınlığı yönünde sekizyüzlü tabakaların sayısı) ligand destekli reyağış ile. Bireysel perovskit öncül çözeltileri, polar organik bir çözücü olan N,N-dimethylformamide (DMF) her nanoplatelet bileşen tuzu eritilerek ve hedeflenen nanoplatelet kalınlığı ve bileşimi için belirli oranlarda karıştırılarak hazırlanır. Karışık öncül çözeltipolar olmayan tolüen düştükten sonra, çözünürlükteki ani değişim, nanoplatelets'in yüzeye bağlı alkylammonium halide ligandlarla anında kristalleşmesine neden olur ve kolloidal stabilite sağlar. Fotolüminesans ve emme spektrumları emissive ve güçlü kuantum sınırlı özellikleri ortaya koymaktadır. X-ışını kırınımı ve iletim elektron mikroskobu nanoplatelets iki boyutlu yapısını doğrular. Ayrıca, perovskit nanoplateletlerin bant boşluğunun, halide iyon(lar)ın stokiyometrisini değiştirerek görünür aralıkta sürekli olarak ayarlanabileceğini göstermiş oluruz. Son olarak, birden fazla türü yüzey kaplayan ligandlar olarak tanıtarak ligand destekli reyağış yönteminin esnekliğini gösteriyoruz. Bu metodoloji, 2D kolloidal yarı iletkenlerin dağılımlarını hazırlamak için basit bir prosedürü temsil eder.

Perovskit nanoplatelets ve sentez prosedürü şematik illüstrasyon malzeme ve sentetik ayrıntıları genel bir bakış verir(Şekil 1). Ortam ışığı ve UV altında kolloidal perovskit nanoplatelet solüsyon resimleri(Şekil 2),fotolüminesans ve soğurma spektrumları ile birlikte (Şekil 3) daha nanoplatelets emissive ve absorptive doğasını doğrular. TEM görüntüleri (Şekil 4) ve XRD dese...

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

Bu çalışma, ligand destekli reyağış yöntemi ile kolloidal kuantum sınırlı kurşun halide perovskite nanoplatelets kolay oda sıcaklığı sentezini göstermektedir. Sentezlenmiş nanoplatelets bileşim ve kalınlıkları değiştirerek görünür aralık boyunca spectrally dar optik özellikleri ve sürekli spektral ayar gösterir.

Ligand Destekli Reyağış ile Kolloidal Kurşun Halide Perovskite Nanoplatelets Kolay Sentezi

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

Bu protokol, gelecekteki optoelektronik uygulamalar için kolloidal perovskit nanoplatelets oda sıcaklığı sentezini göstermektedir. Bu yaklaşımın en büyük avantajı sağladığı kompozisyon esnekliğidir. Öncül karışımlarda basit değişiklikler yapılarak farklı perovskit nanoplateletler kolayca elde edilebilir.Kurşun halide perovskitler ligand destekli reyağış yöntemine benzersiz bir şekilde uygundur. Geleneksel yarı iletkenlerin aksine, perovskit kristal kafesin içindeki bağlar kolayca kırılabilir ve oda sıcaklığında yeniden biçimlendirilebilir. Sentezlemek ve metiamonyum kurşun bromür nanoplatelets eşit, tabloya göre belirtilen 0.2 molar öncül çözeltilerin tek tek bir mililitre hacimleri karıştırın.Sentezlemek ve metilamonyum kurşun iyodür nanoplatelets eşit, tabloya göre belirtilen 0.2 molar öncül çözeltilerin tek tek bir mililitre hacimleri karıştırın. Nanoplateletleri karışık halide bileşimlerle sentezlemek için, sadece bromür ve iyodür sadece aynı kalınlıktaki perovskit nanoplatelet öncül çözeltilerini hedef kompozisyon için istenilen hacimsel oranda birleştirin. Perovskit nanoplatelet sentezi için, her karışık öncül çözeltinin 10 mikrolitresini güçlü karıştırma altında tek tek 10 mililitre tolüen inş.Perovskit nanoplateletlerin her birinin tam kristalizasyonunu sağlamak için başka renk değişikliği gözlenmeyene kadar çözümleri 10 dakika boyunca karıştırarak altında bırakın. Perovskit nanoplateletlerin genel olarak saflaştırılması için, çözeltileri 2,050 kez 10 dakika boyunca santrifüj edin ve süpernatantları atın. Daha sonra nanoplateletleri girdap ile planlanan aşağı analize göre uygun bir çözücü hacminde yeniden dağıtın.Ortam ve ultraviyole ışık altında kolloidal perovskit nanoplatelet solüsyon resimleri fotolüminesans ve emme spektrumları ile birlikte nanoplatelets emissive ve emzif doğasını daha da teyit. İletim elektron mikroskobu görüntüleri ve X-ışını fraksiyonu desenleri, nanoplatelets'in lateral boyutlarını ve istifleme aralıklarını tahmin etmek için kullanılabilirken, aynı zamanda iki boyutlu yapılarını da doğrular. Perovskit nanoplatelet çözeltilerinin karışık halides ile emilimi spektrumları bant boşluğunun olduğunu gösterir.Perovskit nanoplatelets farklı ligands ile özdeş fotolüminesans spektrumları organik yüzey kaplama türlerinin bileşimsel esnekliğini göstermektedir. Bireysel öncüller arasındaki oranların kesin kontrolünün elde edilen nanotrombositlerin kalınlığını belirlediği ve kalınlık homojenliğini sağladığı unutulmamalıdır. Nanoplatelets sentezi ve saflaştırılması sonrasında, ince film birikimi, polimer kapsülleme ve optoelektronik cihaz imalatı gibi sentez sonrası işlemler planlanan kullanıma bağlı olarak gerçekleştirilebilir.Bu sentetik yöntemin heyecan verici bir özelliği, tahmine dayalı bilgisayar modellerini eğitmek için hızlı bir şekilde büyük veri kümeleri oluşturmak için kullanılabilen otomatik ve yüksek put deneylerine uygunluğudur. Kurşun halides kanserojen olduğuna inanılmaktadır ve organik çözücüler ve nano tanecikleri teneffüs tehlikeli olabilir. Tüm kimyasalları iyi bir ortamda işleyebilir.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

RAFT kontrollü Polimerizasyon yoluyla Tri-bileşenli Floresan Glycopolymers uyduruk ve Etkin Hazırlık

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

Sentezi ve diskotik Zirkonyum Fosfatların Eksfoliasyon Kolloidal Sıvı Kristaller Edinme

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

4-Değiştirildi Kinazolin Türev kolay hazırlanması

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

Protein Bioconjugatlar sentezi<em&gt; yoluyla</em&gt; Sistein-maleimid Kimya

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

Atomik Katman Biriktirme aracılığıyla Germanyum üzerinde Perovskit Stronsiyum Titanate Epitaksiyel Büyüme

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

Photoredox Katalizörü kullanarak görünür ışık aracılığı ile dispersiyon polimerleştirilmesi ile solucan gibi miseller Facile sentezi

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

sentezi [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; Metastabil Sn (I) &#39;in, bir Co-kondensasyon yöntemi ile sentezlenmiş halojenür çözeltisinden kullanılması

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

Alçak basınç buhar destekli çözüm işlemini Tunable Grup Gap iğne deliği-Alerjik Methylammonium kurşun Halide Perovskite filmler için

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