氣體誘導的有機無機雜化鈣鈦礦材料的形成與轉
瀏覽次數(shù)： 342 發(fā)布時間：2017-09-12 09:00:11 發(fā)布人：editor
近年來，有機無機雜化鹵化物鈣鈦礦作為一類新型材料得到了非常廣泛的關注，尤其是基于其開發(fā)的新型鈣鈦礦太陽能電池效率已經(jīng)突破22%。由于這類材料特殊的有機-無機雜化的晶體結構，他們兼具硬性材料和軟性材料的特點。類似于傳統(tǒng)的陶瓷材料，這些鈣鈦礦的微觀組織呈現(xiàn)明顯的晶粒和晶界結構。而同時, 這些材料又呈現(xiàn)各種軟性特征，其中包括擁有室溫下高速旋轉的有機離子以及快速的離子遷移能力。因為這些有趣的性質組合，在這類特殊的材料上, 各國科學家發(fā)現(xiàn)了各種新型的前所未有的神奇物理和化學現(xiàn)象。
【成果簡介】
近日，美國布朗大學Yuanyuan Zhou教授和 Nitin P. Padture 教授(共同通訊作者)在ACS Energy Letters上發(fā)表了前瞻性綜述文章“Gas-Induced Formation/Transformation of Organic−Inorganic Halide Perovskites”。Zhou和 Padture 教授團隊近年來致力于研究氣體，特別是胺基氣體，誘導下有機無機雜化鹵化物鈣鈦礦的化學行為，取得了一系列的重要成果。這篇綜述回顧了包括他們在內的世界上多個課題組在該領域的主要工作, 暢想了未來該領域的發(fā)展方向,并強調了包括理論計算以及原位表征在內的機理性研究的重要性。
【圖文導讀】
圖一 有機無機雜化鈣鈦礦材料的硬性和軟性特征
(A) 晶體結構，(B) 旋轉的有機離子，(C)離子遷移，(D) SEM 照片，(E) TEM照片，(F) 軟性力學行為
圖二(A)甲胺鉛碘鈣鈦礦在甲胺氣體誘導下的“液化”重結晶的相變現(xiàn)象,以及 (B,C)基于該現(xiàn)象的鈣鈦礦薄膜缺陷修復。
圖三(A-D)甲胺氣體誘導的在不同氣體壓強和溫度下的甲胺鉛碘鈣鈦礦的相變和形貌變化行為，(E,F) 通過調節(jié)氣體壓強和溫度優(yōu)化的甲胺鉛碘鈣鈦礦薄膜。
圖四(A-C)甲胺氣體誘導的鈣鈦礦前驅體向鈣鈦礦轉變的相變和形貌變化行為以及(D)其化學機理
圖五(A-C)胺基氣體，(D，E)鹵氣以及(F)氫鹵酸氣體誘導下的有機無機雜化鹵化物鈣鈦礦的形貌保留的相變過程
圖六 未來研究內容展望
(A)甲胺氣體誘導鈣鈦礦“液化”過程的理論計算; (B) 探索非經(jīng)典結晶機理在氣體-鈣鈦礦作用過程的存在性和重要性;(C)氣體誘導下形貌保留的鈣鈦礦相變的預測反應機理;(D)可未來研究的不同氣體-鈣鈦礦組合
(A)甲胺氣體誘導鈣鈦礦“液化”過程的理論計算;
(B) 探索非經(jīng)典結晶機理在氣體-鈣鈦礦作用過程的存在性和重要性;(C)氣體誘導下形貌保留的鈣鈦礦相變的預測反應機理;
(D)可未來研究的不同氣體-鈣鈦礦組合
圖七 氣體誘導鈣鈦礦化學變化行為的應用
(A)規(guī)模化鈣鈦礦器件(光伏電池，LED等)生產，
(B)光學控制，
(C)氣體純化和(D)感應。
文獻鏈接：Gas-Induced Formation/Transformation of Organic−Inorganic Halide Perovskites(ACS Energy Lett., 2017, DOI: 10.1021/acsenergylett.7b00667)