鉛フリーペロブスカイトを調製するための普遍的な HCl 補助粉末間戦略

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HAAPP戦略の運用図; b 各ステップのサンプルのデジタル写真。 c HAAPP 戦略の成長プロセスに関するメカニズムの説明。 d結晶成長プロセスを説明するためのLaMerモデル。サンプル e のデジタル写真は、濃塩酸を 5 回添加し、f は約 365 分間振とうした後。 g合成中のUV照射あり（左）となし（右）の製品の比較。 h ルームライトおよび i XNUMX nm UV 光 CREDIT の下での大量調製によって得られた製品のデジタル写真
Huanxin Yang、Xiangxiang Chen、Yiyue Chu、Changjiu Sun、Haolin Lu、Mingjian Yuan、Yuhai Zhang、Guankui Long、Libing Zhang、Xiyan Li

要約：
近年、Cs2NaInCl6 に代表される無鉛ペロブスカイト材料は、Ag/Na および In/Bi 合金化スキームによって、ゼロからほぼ 2 までの発光量子収率の急速なブレークスルーを達成しました。自己捕捉励起子のおかげで、Cs1Na1-xAgxIn6-yBiyClXNUMX は通常、可視スペクトルを完全にカバーする目に優しい発光挙動を示し、人々の注目を集めます。さらに、単一成分の温白色発光により、以前の「青+黄」または「青+緑+赤」スキームで発生しやすい複数の成分間の光の再吸収の問題が回避されます。これらの顕著な特性により、鉛フリーのペロブスカイトは、LED 照明や LCD 白色光バックボードなどのシナリオで非常に商業的に有用です。

鉛フリーのペロブスカイトを調製するための普遍的な HCl 補助粉末から粉末への戦略

長春、中国 | 投稿日: 24 年 2023 月 XNUMX 日

顕著な発光量子収率に基づいて、大量生産、迅速な反応速度、環境への配慮、低コスト、熱または圧力のない、などの複数の理想的な条件を同時に達成できる合成戦略を模索することが、商業化の前提条件です。従来の高温固相反応および水熱法は、一般に安全でない高い反応温度 (または高圧) と時間スケールの時間コストを示します。対照的に、液相反応に基づく再結晶法は、一般に、より急速な核生成成長を示す。残念ながら、それは原料 (Ag 源など) の溶解度によって制限され、大量の溶媒消費につながり、製造コストが増加する可能性があります。したがって、上記の要件を満たすことができる合成戦略を模索することは、無鉛ペロブスカイト材料の商業化を実現するための困難な問題の XNUMX つになっています。

Light: Science & Applications に掲載された新しい論文で、南開大学の Xiyan Li 教授と同僚が率いる科学者チームは、鉛フリーのペロブスカイト微結晶を迅速かつ大量に調製するための普遍的な HAAPP 戦略を提案しました。興味深いことに、彼らは溶解度を無視し、わずか 1 ～ 1 mL の濃 HCl を使用して 2 mmol の二重ペロブスカイト微結晶を調製しました。新しい HAAPP 戦略は、熱、無圧、環境への配慮、短時間、低コスト、および高い製品収率 (~90%) という工業化の目標を同時に達成できます。 Cs2Na1-xAgxIn1-yBiyCl6 に加えて、提案された HAAPP 戦略を使用して、Cs2ZrCl6、CsMnCl3、Cs4MnBi2Cl12、Cs2InCl5・H2O など、異なる構造の他の無鉛ペロブスカイトを調製できます。さらに興味深いことに、この戦略はさらに拡張できます。 Cs2AgBiBr6 や Cs3Bi2I9 などの Br または I ベースのペロブスカイトに。幅広い適用性を備えた HAAPP 戦略は、将来の新しい材料の準備のための信頼できる参照を提供することが期待されています。これらの科学者は、HAAPP 戦略を次のように要約しています。

「私たちは HAAPP 戦略を 1 つの目的で設計しています。(2) 鉛フリーのペロブスカイト材料の工業化のための迅速な大量生産スキームを提供すること。 (3) 安全で信頼性が高く、広く支持されている科学研究の方法を提供すること。（XNUMX）従来の熱水および再結晶法のメカニズム理解について、新しい考え方を提供すること。」

「私たちの HAAPP 戦略では、連続的な結晶化は、溶解度の低い原材料から遊離イオンを徐々に放出することを伴い、原材料が使い尽くされるまで、遊離イオンの方向への可逆反応の化学平衡を継続的に促進します。このユニークな粉末から粉末への移行は、従来の再結晶方法のメカニズムの理解に関する新しい考え方を提供します。つまり、原材料の完全な溶解は厳密には必要ではないようです。」

「使用される唯一の溶媒としての濃塩酸は、次のように要約される当社の HAAPP 戦略で複数の機能を発揮します。

1) 迅速な反応のための液体状態の環境を提供します。

2) 化学収率を改善するために、製品の溶解度を低くします。

3) 陰イオンパッシベーションによる発光効率の向上。

4）製品の成長方向を導き、製品の純粋な段階を確保します。

この論文で提案されたHAAPP戦略は、大量生産、迅速な対応、環境への配慮、低コスト、熱と圧力のないなどの理想的な準備条件を同時に満たすことができ、鉛フリーのペロブスカイトの応用に工業化の基盤を提供します。 LED照明またはLCDバックライトプレートに。発光調節のためのさまざまなイオンドーピングは、HAAPP戦略が、固体状態、水熱および再結晶法に続く別の新しい調製スキームになると予想されることも示しています。さらに、反応メカニズムの誘導と HCl 機能の概要は、水熱法の特定の成長プロセス分析のための強力なリファレンスを提供します。」科学者たちは予測します。

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