水溶性钙钛矿的新合成方法

韩国的研究人员提出了一种简便且经济高效的合成方法,该方法能够稳定钙钛矿,而无需在水性介质中添加外来涂料。

合成条件下的水稳定性钙钛矿样品,在紫外光下合成期间,基本介质中会显示青绿色。

全无机钙钛矿被称为CsPbX 3(X = Cl / Br / I),最早是由威尔斯于1893年发现的,杂化钙钛矿或CH 3 NH 3 PbX 3于1978年由Weber发现。

尽管这些材料一直是材料研究界的要旨,尤其是在太阳能电池,固态发光二极管和许多其他光电器件中,但由于它们在水环境中的不稳定性而阻碍了它们的实际应用。

为了稳定这些钙钛矿,已经使用几种金属氧化物例如SiO 2,Al 2 O 3和Ta 2 O 5涂覆这些材料。但是这些方法不能提供长期的稳定性。

对于任何设备的商业化,应该注意的是,这些设备在几年内应该是稳定的。目前,没有方法可以使钙钛矿在中性水中稳定超过一年。

隶属于UNIST的一项最新研究提出了一种简单,便捷且经济高效的合成方法,该方法能够稳定钙钛矿,而无需在水性介质中添加外来涂料。

研究团队设想,他们的新合成方法将为钙钛矿材料开辟新的研究领域。

这项突破是由UNIST能源与化学工程学院的著名教授Kwang Soo Kim领导的。研究团队设想,他们的新合成方法将为钙钛矿材料开辟新的研究领域。

杰出的教授金说:“钙钛矿因其高效率和低成本而吸引了全世界研究人员的极大关注。” “通过解决其在水环境中的实际应用所存在的长期问题,我们简单的合成途径将用于光电子,生物医学和催化领域的各种应用。”

示意图显示了路易斯碱蒸气扩散(LBVD)方法。较小的内部小瓶包含卤化物酸-金属卤化物前体盐,而较大的外部小瓶包含甲胺(MAm)溶液。MAm蒸发并进入小瓶中。蓝色的球表示MAm蒸气,绿色的杆表示水稳定的钙钛矿。

APbX 3(A =有机铵或无机阳离子,X =卤化物阴离子)钙钛矿的神奇性能在于其特殊的结构,其中铅阳离子和铵阳离子分别以6倍和12倍的立方八面体配位,并且因此钙钛矿材料由无数个八面体层组成,这些八面体层由八面体的角连接。

在这项研究中,杰出的Kim教授和Jana博士开发了一种新的合成方法,该方法将很少的八面体外层转化为Pb(OH)2,以保护其余的内层免受水的侵蚀。

由于不溶于水的Pb(OH)2。通过控制八面体钙钛矿几何形状的外围层,该研究小组可在酸性和碱性介质中于环境条件下大规模合成一系列棒状荧光杂化钙钛矿,而无需封盖配体。

带隙可从红色区域变为天蓝色区域,并且发射锐利。溴化钙钙钛矿在水中稳定超过6个月,结构不变。

贾纳博士说:“所有有助于我们社会正常运转的基本技术都是基于高性能半导体,例如硅基太阳能电池。但是,钙钛矿材料具有完全替代潜力的硅基器件的全部潜力。”

该研究的第一作者,位于联合国科学技术大学能源与化学工程学院。“由于我们新的合成方法具有很高的成本效益,它将降低钙钛矿太阳能电池设备和其他光电设备的价格,而落后的经济国家很容易获得钙钛矿太阳能电池设备和其他光电设备的价格。”

他补充说:“此外,水稳定的钙钛矿将用于所有无法避免水用于特定研究的地区。”

尊敬的金教授说:“我们相信,我们的基础性和创新性发现将有助于太阳能电池社区制造在水中稳定的钙钛矿型 太阳能电池。” “此外,溴化物和氯化物基钙钛矿在水中的明亮荧光强度对于固态避雷装置很有前景。”

这项研究的结果发表在ACS能源快报在2018年8月13日,此外,他们的论文已经为八月当月最阅读文章中列出的ACS能源快报。

文章来源:phys.org

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