钙钛矿完整分

钙钛矿材物121尤梓沣121944钙钛矿（Perovskite）化学组成:CaO41.24%，TiO258.76%。概述：钙钛矿一般为立方体或八面体形状，具有光泽，浅色到棕色。它们可用于提炼钛、铌和稀土元素，但必须是大量聚集时才有开采价值。类质同象混入物有Na、Ce、Fe、Nb。常成副矿物见于碱性岩中；有时在蚀变的辉石岩中可以富集，主要与钛磁铁矿共生。钙钛矿复合氧化物具有独特的晶体结构,尤其经掺杂后形成的晶体缺陷结构和性能,或可被应用在固体燃料电池、固体电解质、传感器、高温加热材料、固体电阻器及替代贵金属的氧化还原催化剂等诸多领域,成为化学、物理和材料等领域的研究热点标准钙钛矿中A或B位被其它金属离子取代或部分取代后可合成各种复合氧化物,形成阴离子缺陷或不同价态的B位离子,是一类性能优异、用途广泛的新型功能材料。钙钛矿是一种陶瓷氧化物，此类氧化物最早被发现者，是存在于钙钛矿石中的钛酸钙（CaTiO3）化合物，目前用的都是人为作出的，因此没有资源耗尽的问题，再加上这类材料制程简便，成本可以大幅下降，商用潜力无限。钙钛矿型太阳能电池是继染料敏化之后的又一新型有机/无机薄膜太阳能电池。钙钛矿材料晶格通常呈或八面体形状，分子通式为ABO3。钙钛矿太阳电池采用有机无机混合结晶材料——有机金属三卤化物CH3NH3PbX3（X=Cl,Br,I）作为光吸收材料，该材料具有合适的能带结构，其禁带宽度为1.5eV，因与太阳光谱匹配而具有良好的光吸收性能，很薄的厚度能够吸收几乎全部的可见光用于光电转换。其中代表性的CH3NH3PbIxCl3-x（x=1，2，3）是具有钙钛矿结构的自组装晶体，短链有机离子、铅离子以及卤素离子分别占据钙钛矿晶格的A、B、X位置，由此构成三维立体结构，拥有近乎完美的结晶度。由于长链有序的PbCl3-或PbI3-八面体体系有利于电子的传输，该材料具有非常优异的电子输运特性，载流子扩散长度较传统有机半导体高出1-2个数量级，优异的材料性质为制备高效钙钛矿型薄膜太阳电池提供了基础。同时钙钛矿薄膜材料合成方法简易，既可以通过共蒸发法实现，也可以通过低成本溶液加工法实现。与传统晶体硅太阳电池相比，钙钛矿薄膜太阳电池具有高开路电压（＞1V）、低温低能耗（＜200℃）、适合于柔性衬底材料等优势，可以兼顾效率和成本。钙钛矿太阳电池发展发展经历了敏化结构、介孔结构、柱状填充以及平面异质结等四个阶段。其中全固态平面异质结构具有制备工艺简单、转换效率高等特点。钙钛矿太阳电池结构源于染料敏化太阳电池，早期钙钛矿太阳电池仍然需要多孔大比表面积的TiO2作为支撑结构。随着钙钛矿薄膜制备技术的进步，不再需要多孔TiO2薄膜吸附钙钛矿材料，可以采用致密TiO2薄膜甚至ZnO、Al2O3等材料替代TiO2，使钙钛矿电池从染料敏化电池中独立出来，由此形成的平面异质结构类似于硅电池的pin结构。CH3NH3PbIxCl3-X材料将入射光子转换为激子（受弱库仑力的电子空穴对），且同时具有传输电子与空穴的作用。电子和空穴在TiO2与CH3NH3PbIxCl3-X形成的平面异质结分离，电子进入TiO2，空穴进入空穴传输层材料（HTM），由此形成光生电流。钙钛矿太阳能电池由上到下分别为玻璃、FTO、电子传输层（ETM）、钙钛矿光敏层、空穴传输层（HTM）和金属电极。传统硅晶太阳能板因原料硅土昂贵，且制造过程会产生非常严重污染，学界和业界近年转而研发钙钛矿太阳能板，结果光电转化效能两年内从3%提高至16%，形成重大的科研突破。钙钛矿太阳能电池有两种原料，旧制程方法是用烤的，但两种材料沸点不同，无法烤得很均匀，造成介面的电子传递效率变差，使得整体的转换效率下降。他们改用蒸镀法将其中一种原料蒸进另一种材料，「就像蒸小笼包一样」，蒸出来的薄膜表面均匀，传导效能自然提高。由于钙钛矿材料特殊的结构，使它在高温催化及光催化方面具有潜在的应用前景，目前国内外对钙钛矿结构类型材料的研究主要集中在对材料结构方面，对于在催化方面的应用研究相对较少，主要有：

对NO的催化分解：Teraoka等研究报道了钙钛矿型氧化物La0.8Sr0.2CoO3在800℃时，可以催化NO直接分解为N2，产率达40%。Iwakuni等报道了Ba0.8La0.2Mn0.8Mg0.2O3钙钛矿催化剂上，5%O2存在的情况下，850℃时N2的产率可以达到40%。对低碳有机物的催化燃烧：对甲烷的催化燃烧活性的研究表明，在ABO3型催化剂中，A位离子通常为稀土或碱土金属元素，B位离子通产个为Mn、Co、Fe，将Sr引入A位，形成的La1-xSrxMO3（0<x<0.4）催化剂具有很高的甲烷催化燃烧活性；Arai

H等人在研究温度对LaNiO