钙钛矿结构及其制备方法 ppt课件
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钙钛矿ppt范文
钙钛矿ppt范文第一页：标题：钙钛矿的结构与性质第二页：1.什么是钙钛矿？-钙钛矿是一种具有ABX3晶体结构的材料。
-其中，A位是钙钛矿结构的阳离子，B位是典型的过渡金属离子，X 位是典型的卤素离子。
-钙钛矿的特点是具有良好的光电转换效率和较高的吸光系数。
第三页：2.钙钛矿的结构-钙钛矿的晶体结构为ABX3，其中A位为有机阳离子，B位为金属阳离子，X位为卤素阴离子。
-钙钛矿晶体结构中，A位与B位之间有一个无机钙钛矿层。
-钙钛矿晶体结构中，A位和B位之间的正离子和负离子分别通过包含有机阳离子的晶格壳层进行分隔。
第四页：3.钙钛矿的制备方法-溶液法：通过将金属硝酸盐和有机酸溶液在适当温度下混合，形成钙钛矿溶液，再通过旋涂、退火等步骤形成薄膜。
-气相沉积法：通过在高温下将金属有机化合物蒸发，使其与气相中的卤素发生反应，生成钙钛矿晶体。
-离子溶胶凝胶法：通过将金属离子与络合剂溶解在有机溶剂中，形成溶胶，再通过凝胶化、干燥等步骤形成钙钛矿薄膜。
第五页：4.钙钛矿的光电性能-钙钛矿具有较高的吸光系数，能有效吸收太阳光谱范围内的光线。
-钙钛矿的电子传输率和载流子迁移率较高，有利于电荷的分离和传输。
-钙钛矿的光电转换效率较高，目前已超过25％。
第六页：5.钙钛矿的应用前景-钙钛矿可用于太阳能电池、光电探测器、光电催化等领域。
-钙钛矿太阳能电池具有高效率、低成本、可弯曲等特点，是光伏领域的热门研究方向。
-钙钛矿可能应用于光电催化反应，具有优异的光催化性能。
第七页：结论：-钙钛矿具有优异的光电转换效率和发展潜力。
-通过不同的制备方法，可以制备出具有良好性能的钙钛矿薄膜和晶体。
-钙钛矿在太阳能电池、光电探测器、光电催化等领域具有广阔的应用前景。
最新钙钛矿结构及其制备方法
钙钛矿型化合物的应用存在两大关键， 一是如何获得较大的比表面，二钙是钛矿需结要构在及高其制温备下方焙法烧合成 (>1073K)[。
到目前为止，钙钛矿型催化剂在汽车尾气净化方面还 没有得到实际应用，但是人们已积累了大量有关这类 材料的物理和固态化学性质的信息，所取得的成果是 丰富的和令人鼓舞的。钙钛矿型复合氧化物的化学特 性可以概括为：1)几乎所有的稳定元素都可以进入 ABO3晶格，形成钙钛矿结构；2)处于A位和B位的阳 离子都可以被部分取代；3)化合价、化合比和晶格空 位可以在较大的范围内变化和控制；4)对缺陷氧和过 量氧能够起到稳定作用，因而稳定了不寻常价态离子； 5)少量贵金属的加入可以提高催化活性。这些性质使 得这类化合物在结构材料、耐火材料、电子材料、磁 性材料、催化材料等方面具有广泛的用途。
的高标准排放的催化载体。
１５－３０、氧化铁０－０．５％及小于
３％的钾、钠和钙；。
钙钛矿结构及其制备方法
钙钛矿结构及其制备方法
钙钛矿结构及其制备方法
钙钛矿结构及其制备方法
钙钛矿结构及其制备方法
了一种稀有过渡金属催化剂，克服现有催 制备方法是：取上述原料按配比混合
化净化剂中氧化铝高温下易失效，并需要 均匀后，即在碱性溶液中共沉淀析出
贵金属的不足之处。本发明具备“储氧功 ，过滤，沉淀物用加热器加热至５０
能”，“抗毒性功能”，“结构稳定功
－１００摄氏度，用去离子水水洗至
能”，具有活性高、热稳定性好、抗老化、 呈中性，脱水，８０－１００摄氏度
钙钛矿结构及其制备方法
钙钛矿结构及其制备方法
发明专利名称：
一种催化净化CO、NOX、HC的稀有过渡金属催化
专利号：ZL 2009 1 0114068.1
到目前为止，钙钛矿型催化剂在汽车尾气净化方面还 没有得到实际应用，但是人们已积累了大量有关这类 材料的物理和固态化学性质的信息，所取得的成果是 丰富的和令人鼓舞的。钙钛矿型复合氧化物的化学特 性可以概括为：1)几乎所有的稳定元素都可以进入 ABO3晶格，形成钙钛矿结构；2)处于A位和B位的阳 离子都可以被部分取代；3)化合价、化合比和晶格空 位可以在较大的范围内变化和控制；4)对缺陷氧和过 量氧能够起到稳定作用，因而稳定了不寻常价态离子； 5)少量贵金属的加入可以提高催化活性。这些性质使 得这类化合物在结构材料、耐火材料、电子材料、磁 性材料、催化材料等方面具有广泛的用途。
的高标准排放的催化载体。
１５－３０、氧化铁０－０．５％及小于
３％的钾、钠和钙；。
钙钛矿结构及其制备方法
钙钛矿结构及其制备方法
钙钛矿结构及其制备方法
钙钛矿结构及其制备方法
钙钛矿结构及其制备方法
了一种稀有过渡金属催化剂，克服现有催 制备方法是：取上述原料按配比混合
化净化剂中氧化铝高温下易失效，并需要 均匀后，即在碱性溶液中共沉淀析出
贵金属的不足之处。本发明具备“储氧功 ，过滤，沉淀物用加热器加热至５０
能”，“抗毒性功能”，“结构稳定功
－１００摄氏度，用去离子水水洗至
能”，具有活性高、热稳定性好、抗老化、 呈中性，脱水，８０－１００摄氏度
钙钛矿结构及其制备方法
钙钛矿结构及其制备方法
发明专利名称：
一种催化净化CO、NOX、HC的稀有过渡金属催化
专利号：ZL 2009 1 0114068.1
(完整版)钙钛矿结构示意图
一、钙钛矿结构示意图钙钛矿型复合氧化物是结构与钙钛矿CaTiO3相同的一大类化合物，钙钛矿结构可以用ABO3表示（见上图），A位为稀土元素，阳离子呈12配位结构，位于由八面体构成的空穴内；B位为过渡金属元素，阳离子与六个氧离子形成八面体配位。
钙钛矿型催化剂在中高温活性高，热稳定性好，成本低。
研究发现，表面吸附氧和晶格氧同时影响钙钛矿催化活性。
较低温度时，表面吸附氧起主要的氧化作用，这类吸附氧能力由B位置金属决定；温度较高时，晶格氧起作用，不仅改变A、B 位置的金属元素可以调节晶格氧数量和活性，用+2或+4价的原子部分替代晶格中+3价的A、B原子也能产生晶格缺陷或晶格氧，进而提高催化活性。
二、双钙钛矿结构示意图近年来，双钙钛矿型氧化物得到了越来越广泛的关注，双钙钛矿的通式可表示为A2B’B’’O6，标准的A2B’B’’O6型氧化物可以看作是由不同的BO6八面体规则的相间排列而成。
一般情况下B′和B″是不同的过渡金属离子，其晶体结构如图2所示。
A2B’B’’O6结构双层钙钛矿型复合氧化物呈NaCl型结构相见排列。
多数情况下双层钙钛矿氧化物结构也将发生畸变，它的结构一般由离子大小、电子组态和离子间相互作用等决定，而且双钙钛矿结构中B’O6和B’’O6八面体的稳定性对整个结构的稳定性起着很重要的作用，B′位、B″位离子相应的氧化物越稳定，则钙钛矿结构越稳定。
双钙钛矿型复合氧化物的制备近年已成为材料科学的重要发展方向。
从理论角度上看，双钙钛矿氧化物材料可以提供更加丰富的变换组合，给研究者提供了广阔的研究空间。
Sr2FeMoO6属于典型的A2B’B’’O6结构氧化物，其理想形式为Fe3+和Mo5+分别有序地占据B′和B″位置，FeO6八面体和MoO6八面体在三维空间以共角顶的方式相间排列组成三维框架，Sr2+则填充在由8个八面体所围成的空隙的中心位置，如上图所示。
实际上，由于占据A位、B′位及B″位的Sr2+、Fe3+、Mo5+并不是像标准立方双钙钛矿结构那样完全匹配，因此，在常温下其结构并非为立方对称，而是沿c轴方向有一个拉伸，畸变为四方对称结构。
钙钛矿ppt
1、单一化运输 2、光吸收能力基本不变情况下， 材料所需厚度减小 3、三组分材料，无限的操作空间， 结构无限可能
FIVE 市场化问题
1、没有严格的器件性能评估方法。 2、 电池效率的可重现性差。 3、 材料对空气和水的耐受性以提高器件的稳定性差。 4、 电池材料有毒。 5、 无法大规模生产。
钙钛矿矿物就是Байду номын сангаасBNNO（或Ba，Ni共改性
金属电极 HTM
钙钛矿光敏层 ETM FTO 玻璃
FOUR 光转化为电能
激子生成示意图
太阳光入射到电池吸收层后随即被吸收， 光子的能量将原来束缚在原子核周围的电 子激发，使其形成自由电子。 由于物质整体上必须保持电中性，电子被 激发后就会同时产生一个额外的带正电的 对应物，物理学上将其叫做空穴。这样的 一个“电子--空穴对”就是科学家们常说 的“激子”。
光阳极：FT0和|T0导电玻璃 电子传输层(ETL)：接收带负电荷的电子载流子并且传输电子载流子的 材料，n型半导体。作用：促进光生电子-空穴对分离，提高电荷传输 效率。实验中背电极(Ag电极)一般用Ti02，但Ti02吸收紫外光产生光生 空穴影响钙钛矿太阳能电池的稳定性，所以空穴传输层用ZnO， Al2O3,Wo3，Zr0代替 光吸收层：钙钛矿层，收太阳光产生电子光阳极(FTO/To)空穴对，从 而高效的传输电子和空穴； 玻璃空穴传输层(HTL)：传输空穴；作用：促进电子和空穴在界面处的 分离，减钙钛矿太阳能电池的结构少复合，提高电池性能。实验中都 是spiro- OMe TAD，然而 spIro- OMe TAD的价格P型半导体昂贵、制备 工艺复杂，不利于大面积投入钙钛矿层到生产中，所以用P3HT， PCBM等有机物代替 背阴极：Au或Ag
的KNbO 3纳米晶体）越来越普及的电子设备，如手机和笔
FIVE 市场化问题
1、没有严格的器件性能评估方法。 2、 电池效率的可重现性差。 3、 材料对空气和水的耐受性以提高器件的稳定性差。 4、 电池材料有毒。 5、 无法大规模生产。
钙钛矿矿物就是Байду номын сангаасBNNO（或Ba，Ni共改性
金属电极 HTM
钙钛矿光敏层 ETM FTO 玻璃
FOUR 光转化为电能
激子生成示意图
太阳光入射到电池吸收层后随即被吸收， 光子的能量将原来束缚在原子核周围的电 子激发，使其形成自由电子。 由于物质整体上必须保持电中性，电子被 激发后就会同时产生一个额外的带正电的 对应物，物理学上将其叫做空穴。这样的 一个“电子--空穴对”就是科学家们常说 的“激子”。
光阳极：FT0和|T0导电玻璃 电子传输层(ETL)：接收带负电荷的电子载流子并且传输电子载流子的 材料，n型半导体。作用：促进光生电子-空穴对分离，提高电荷传输 效率。实验中背电极(Ag电极)一般用Ti02，但Ti02吸收紫外光产生光生 空穴影响钙钛矿太阳能电池的稳定性，所以空穴传输层用ZnO， Al2O3,Wo3，Zr0代替 光吸收层：钙钛矿层，收太阳光产生电子光阳极(FTO/To)空穴对，从 而高效的传输电子和空穴； 玻璃空穴传输层(HTL)：传输空穴；作用：促进电子和空穴在界面处的 分离，减钙钛矿太阳能电池的结构少复合，提高电池性能。实验中都 是spiro- OMe TAD，然而 spIro- OMe TAD的价格P型半导体昂贵、制备 工艺复杂，不利于大面积投入钙钛矿层到生产中，所以用P3HT， PCBM等有机物代替 背阴极：Au或Ag
的KNbO 3纳米晶体）越来越普及的电子设备，如手机和笔
钙钛矿太阳电池PPT物理模型
在考虑光子循环效应的情况下，利 用平衡模型预测了碘化铅甲基铵 (CH3NH3PbI3)钙钛矿太阳能电池 的效率极限。在模型中，采用了太 阳的AM1.5光谱和实验测量的复折 射率。
The PCE limit of the perovskite cell is about 31%, which approaches to the Shockley-Queisser limit (33%) achievable by gallium arsenide (GaAs) solar cells.
n(x)/p(x)是电子/空穴浓度，D和μ分别是扩散系数和迁移率，G(X) 代表相关位置产生的光激子。 另外:R（x）=0
(a) Samples #1 (Type-1 (p-i-n), efficiency = 15.7%, JSC = 22.7mA/cm2, VOC = 0.85 V, FF = 81%).
激子结合能
关于阐明第一激发的物质是电子空穴对还是自由载流子？？
V. Sundström和他的团队，在2ps的光激发情况下，研究CH3NH3PbI3， 使用超快时间分辨光谱去揭示电子空穴对的分离形成更高能级的移动电 荷的证据。
Paul组在Nature Photonics上的文章Electro-optics of perovskite solar cells 就测量出，CH3NH3PbI3的激子束缚能小于10meV，激子束缚能 非常的小，小于室温下的热动能（26meV），光照后产生的肯定是自由 的载流子。
87% 58% 82%
机器学习能否用在钙钛矿电池的优良特性的寻找？乃至微观物理模型的建立??
1、机器学习（深度学习等）用于寻找更佳的电池参数
已有数据参数 （膜厚、退火时 间、效率等）
钙钛矿太阳能电池报告ppt课件
➢ 双源气相沉积法
➢ 顺序气相沉积法
MA : CH3NH3+
MA : CH3NH3+
Journal of Nanomaterials, vol. 2018, Article ID 8148072, 15 pages, 2018.
合成方法 — 溶液法
➢ 一步法
➢ 两步法
MA : CH3NH3+
MA : CH3NH3+
ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 42436-42443
含噻唑 240nm
界面钝化
功率转换效率
无噻唑
14%
50个太阳能电池功率转换效率直方图
含噻唑
ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 42436-42443
18%
界面钝化
目录 CONTENTS
1 历史背景
2 钙钛矿太阳能电池的基本结构
3 高效率太阳能电池的实现
4 前景及挑战
钙钛矿光伏技术的起点：
Organometal halide perovskites as visible- light sensitizers for photovoltaic cells
被《Science》杂志评为 2013 年十大科学突破之一
无噻唑 120nm
Top-view SEM images MAPbI3 films: (a, b) fabricated without thiazole; (d, e) fabricated with a thiazole additive (c, f) Histogram of the grain size for MAPbI3 films w/o and with thiazole
钙钛矿结构及其制备方法PPT课件
钙钛矿型化合物的应用存在两大关键，
一是如何获得较大的比表面，二是需要在高温下焙烧合成 (>1073K)[。
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到目前为止，钙钛矿型催化剂在汽车尾气净化方面还 没有得到实际应用，但是人们已积累了大量有关这类 材料的物理和固态化学性质的信息，所取得的成果是 丰富的和令人鼓舞的。钙钛矿型复合氧化物的化学特 性可以概括为：1)几乎所有的稳定元素都可以进入 ABO3晶格，形成钙钛矿结构；2)处于A位和B位的阳 离子都可以被部分取代；3)化合价、化合比和晶格空 位可以在较大的范围内变化和控制；4)对缺陷氧和过 量氧能够起到稳定作用，因而稳定了不寻常价态离子； 5)少量贵金属的加入可以提高催化活性。这些性质使 得这类化合物在结构材料、耐火材料、电子材料、磁 性材料、催化材料等方面具有广泛的用途。
少涂覆次数、使用寿命长等，是目前理想 述长石含有氧化铝３５－６５％、氧化硅
的高标准排放的催化载体。
１５－３０、氧化铁０－０．５％及小于
３％的钾、钠和钙；。
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2019/10/24
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perovskite structure，立方晶系(CaTiO3为代表的一类ABO3型三元化合物)，
面心立方格子，由O离子和半径较大的A离子共同组成立方最紧密堆积，
而半径较小的B离子则填于1/4的八面体空隙中。
1
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过渡金属原子半径
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.稀土钙钛矿型复合氧化物一个有趣的研究方向是可通过改变八位离子大小、 价态以达到凋节B位离子的价态及氧缺位,同时还伴随着晶体尺寸、晶系、 格子崎变的产生.由此我们可以期待*一O和*一O键的相互作用得到改善。
钙钛矿太阳能电池技术与发展ppt课件
气相沉积法：用PbCl2和MAI在真空下进行混蒸 辅助气相沉积法：先旋涂PbI2薄膜，烘干后，在MAI气氛下退火
12.1%
15%
二、钙钛矿材料的制备方法与形貌控制 2.4气相法（2）
分步气相法（SVD）：将PbCl2蒸镀成平整的薄膜，再在加热的衬底上蒸镀上MAI薄膜 闪蒸法（FE）：将钙钛矿粉末作为蒸发源，利用较大的电流，瞬间蒸发形成薄膜 CVD法：将MAI粉末至于高温段，通过氮气气流，MAI蒸汽到达放置了PbI2薄膜的低温段进行反应
层叠结构 厚度~400nm 制作简单 开路电压高 重复性较差 形貌不稳定 回滞较明显
介孔结构
平面异质结结构（p-i-n）
钙钛矿电池的发展过程
最佳结构
二、钙钛矿材料的制备方法与形貌控制 2.1一步旋涂法
不同前驱液配比 PbI2：MAI
不同退火温度
常见参数： 溶剂：DMF，GBL，DMSO 配比：PbI2：MAI=1：1，PbCl2：MAI=1:3 旋涂速度：2000-4500 rpm 退火温度：常温~130°C 溶液浓度：1M
为解决介孔结构上钙钛矿负载量小，表面起伏较大等问题，制作工艺随之发展
一步法
两步法
纳米碳管作为介孔材料
三、钙钛矿太阳能电池的结构优化 3.1介孔结构PSC 3.1.1半导体介孔材料（ZnO）
通过精确调控参数也使得该类型器件效率达到15.7% 不需要经过高温烧结，工艺简单 可运用雨柔性衬底
钙钛矿形貌
柔性电池
三、钙钛矿太阳能电池的结构优化 3.1介孔结构PSC 3.1.1绝缘体介孔材料
绝缘体介孔材料仅祈祷骨架辅助成膜作用，不参与载流子输运，在材料选择上具有很大自由度
Al2O3介孔材料
ZrO2介孔材料
12.1%
15%
二、钙钛矿材料的制备方法与形貌控制 2.4气相法（2）
分步气相法（SVD）：将PbCl2蒸镀成平整的薄膜，再在加热的衬底上蒸镀上MAI薄膜 闪蒸法（FE）：将钙钛矿粉末作为蒸发源，利用较大的电流，瞬间蒸发形成薄膜 CVD法：将MAI粉末至于高温段，通过氮气气流，MAI蒸汽到达放置了PbI2薄膜的低温段进行反应
层叠结构 厚度~400nm 制作简单 开路电压高 重复性较差 形貌不稳定 回滞较明显
介孔结构
平面异质结结构（p-i-n）
钙钛矿电池的发展过程
最佳结构
二、钙钛矿材料的制备方法与形貌控制 2.1一步旋涂法
不同前驱液配比 PbI2：MAI
不同退火温度
常见参数： 溶剂：DMF，GBL，DMSO 配比：PbI2：MAI=1：1，PbCl2：MAI=1:3 旋涂速度：2000-4500 rpm 退火温度：常温~130°C 溶液浓度：1M
为解决介孔结构上钙钛矿负载量小，表面起伏较大等问题，制作工艺随之发展
一步法
两步法
纳米碳管作为介孔材料
三、钙钛矿太阳能电池的结构优化 3.1介孔结构PSC 3.1.1半导体介孔材料（ZnO）
通过精确调控参数也使得该类型器件效率达到15.7% 不需要经过高温烧结，工艺简单 可运用雨柔性衬底
钙钛矿形貌
柔性电池
三、钙钛矿太阳能电池的结构优化 3.1介孔结构PSC 3.1.1绝缘体介孔材料
绝缘体介孔材料仅祈祷骨架辅助成膜作用，不参与载流子输运，在材料选择上具有很大自由度
Al2O3介孔材料
ZrO2介孔材料
第二章钙钛矿结构及相关功能材料-PPT精选文档
的晶胞内存在固有电矩，通常将这类晶体称为极性晶体。
例：由热运动引起的自发极化
自发极化主要是由晶体中某些离子偏离了平衡位置，使单位晶胞 中出现了偶极矩，偶极矩之间的相互作用使偏离平衡位置的离子 在新的位置上稳定下来，同时晶体结构发生了畸变。 BaTiO3：钙钛矿型结构 立方晶系（大于120 oC） ：
和半径条件，都是具有钙钛矿结构的化合物。 在La2/3Ca1/3MnO3中，低价态Ca的掺入，使得Mn采取+3和+4的
混合价态，从而满足钙钛矿结构的电价要求。在Ca2CaUO6中， 有1/3的Ca与U交替占据钙钛矿型晶格的B位。在Ba2Bi2O6中，有 一半Bi原子为+3价，另一半为+5价。
3）功能特性的起源
A、O离子半径比较相近，A与O离子共同构成立方密堆积。
6.
7.
正、负离子电价之间应满足电中性原则，A、B位正离子电 价加和平均为(+6)便可。
由于容差因子 t 范围很宽及A、B离子电价加和为(+6)便可， 使结构有很强的适应性，可用多种不同半径及化合价的正 离子取代A位或B位离子。 简单的：A1+B5+O3，A2+B4+O3，A3+B3+O3
钙 钛 矿 晶 体 结 构
B O
A
钙钛矿结构中基本的 (AO3)4- (111) 面的密堆层
2）结构特点：
1. 氧八面体共顶点连接，组成三维网络，根据Pauling 的配位多面体连接规则，此种结构比共棱、共面连 接稳定。 2. 共顶连接使氧八面体网络之间的空隙比共棱、共面 连接时要大，允许较大尺寸离子填入，即使产生大 量晶体缺陷，或者各组成离子的尺寸与几何学要求 有较大出入时，仍然能够保持结构稳定；并有利于 氧及缺陷的扩散迁移。 3. 钙钛矿结构中的离子半径匹配应满足下面关系式：
例：由热运动引起的自发极化
自发极化主要是由晶体中某些离子偏离了平衡位置，使单位晶胞 中出现了偶极矩，偶极矩之间的相互作用使偏离平衡位置的离子 在新的位置上稳定下来，同时晶体结构发生了畸变。 BaTiO3：钙钛矿型结构 立方晶系（大于120 oC） ：
和半径条件，都是具有钙钛矿结构的化合物。 在La2/3Ca1/3MnO3中，低价态Ca的掺入，使得Mn采取+3和+4的
混合价态，从而满足钙钛矿结构的电价要求。在Ca2CaUO6中， 有1/3的Ca与U交替占据钙钛矿型晶格的B位。在Ba2Bi2O6中，有 一半Bi原子为+3价，另一半为+5价。
3）功能特性的起源
A、O离子半径比较相近，A与O离子共同构成立方密堆积。
6.
7.
正、负离子电价之间应满足电中性原则，A、B位正离子电 价加和平均为(+6)便可。
由于容差因子 t 范围很宽及A、B离子电价加和为(+6)便可， 使结构有很强的适应性，可用多种不同半径及化合价的正 离子取代A位或B位离子。 简单的：A1+B5+O3，A2+B4+O3，A3+B3+O3
钙 钛 矿 晶 体 结 构
B O
A
钙钛矿结构中基本的 (AO3)4- (111) 面的密堆层
2）结构特点：
1. 氧八面体共顶点连接，组成三维网络，根据Pauling 的配位多面体连接规则，此种结构比共棱、共面连 接稳定。 2. 共顶连接使氧八面体网络之间的空隙比共棱、共面 连接时要大，允许较大尺寸离子填入，即使产生大 量晶体缺陷，或者各组成离子的尺寸与几何学要求 有较大出入时，仍然能够保持结构稳定；并有利于 氧及缺陷的扩散迁移。 3. 钙钛矿结构中的离子半径匹配应满足下面关系式：
2020年钙钛矿结构及相关功能材料(PPT60页)参照模板可编辑
介电体 压电体 热释电体
铁电体
MO2 分子的极化过程示意图
化合物要具有好的铁电性能，需要满足以下条件：
必须具有改变原子相对位置的柔性基本结构，该结构应能灵活的改变原子相 对位置。
有一个轻微变形的晶体结构（某一方向），该结构中正负电荷中心不重合， 即晶体沿一个方向有极化。
c≠a
c=a
c≠a
钙钛矿结构化合物对于铁电体来说正是这样一种好的结构。 因为：
主要应用
电声器：扬声器、送话筒、 水下通讯和探测：水声换能器、鱼群探测器 雷达中的陶瓷表面波器件 通讯设备：陶瓷滤波器 精密测量：压力计 红外技术：红外热电探测器 高压电源：变压器 高密度信息存储
2.3 钙钛矿系庞磁阻(CMR)材料
CMR：Colossal Magneto-resistance
巨磁电阻效应（Giant Magneto-resistance，GMR）
由于畸变，使一些钙钛矿晶体结构中正、负电荷中 心不重合，即晶胞中产生偶极矩，产生自发极化。
2.2.2 压电和热释电效应
在机械应力的作用下介质发生 极化，形成晶体表面电荷的效 应称为压电效应。
反之，当外加电场于晶体，晶 体发生形变的效应称为逆压电 效应。逆压电效应也称电致伸 缩效应。这样的性质称为晶体 的压电性。具有压电效应的晶 体称为压电体。
斜方晶系 ( 111）方向↓←- 80 oC
三方晶系
立方晶系
Ps 斜方晶系
Ps 四方晶系
Ps 三角晶系
BaTiO3单晶的介电常数与温度的关系
2. BaTiO3自发极化产生的原因：
Ti4+－O2-间距大（2.005A），故氧八面体间隙大, 因而Ti4+ 离子能在氧八面体中震动。
有机无机钙钛矿材料ppt课件
5
二、有机-无机杂化钙钛矿结构
1.钙钛矿结构
结构通式：ABO3
晶体结构：立方晶系
A
O
典型的钙钛矿结构材料为CaTiO3
A ：碱土或稀土离子rA > 0.090nm
B
B ：过渡金属离子rB > 0.051nm
O2-和半径较大的Ca2+共同组成立方紧密堆 积(面心结构)，Ti4+填充在位于体心的八面 体间隙中。(注：待会删，陈蓉可演讲时讲)
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二、有机-无机杂化钙钛矿的应用
3.在激光器上的应用
钙钛矿材料作为激光材料的优势： •对于量子激光的增益效果十分好 •俄歇复合率也较低 •具有阈值低的特性
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二、有机-无机杂化钙钛矿的应用
4.在传感器和探针方面的应用
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二、有机-无机杂化钙钛矿的应用
5.其它应用
有机一无机杂化钙钛矿材料在电子学、磁学和热学方面也具有十分良好的性质， 故在微电子器件方面得到广泛应用。
1.光吸收性质——钙钛矿太阳能电池
优点： •节能 •环保 缺点： •光电转换效率低
13
二、有机-无机杂化钙钛矿的应用
基于有机-无机杂化钙钛矿材料 (CH3NH3PbX3) 制备的太阳 电池效率自 2009 年从 3.8% 增长到 19.6%。
光
电 转
PV—有机太阳能电池
换 效 率
DSSC—染料敏化太阳能电池 a-Si—非晶硅太阳能电池
Gustav Rose在1839年发现，后来由俄罗斯矿物学家L. A. Perovski 命 名。结构式一般为ABX3，其 中 A 和 B 是两种阳 离 子，X 是阴离子。
4
一、有机-无机杂化钙钛矿材料概述
什么有机-无机杂化钙钛矿？
二、有机-无机杂化钙钛矿结构
1.钙钛矿结构
结构通式：ABO3
晶体结构：立方晶系
A
O
典型的钙钛矿结构材料为CaTiO3
A ：碱土或稀土离子rA > 0.090nm
B
B ：过渡金属离子rB > 0.051nm
O2-和半径较大的Ca2+共同组成立方紧密堆 积(面心结构)，Ti4+填充在位于体心的八面 体间隙中。(注：待会删，陈蓉可演讲时讲)
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二、有机-无机杂化钙钛矿的应用
3.在激光器上的应用
钙钛矿材料作为激光材料的优势： •对于量子激光的增益效果十分好 •俄歇复合率也较低 •具有阈值低的特性
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二、有机-无机杂化钙钛矿的应用
4.在传感器和探针方面的应用
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二、有机-无机杂化钙钛矿的应用
5.其它应用
有机一无机杂化钙钛矿材料在电子学、磁学和热学方面也具有十分良好的性质， 故在微电子器件方面得到广泛应用。
1.光吸收性质——钙钛矿太阳能电池
优点： •节能 •环保 缺点： •光电转换效率低
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二、有机-无机杂化钙钛矿的应用
基于有机-无机杂化钙钛矿材料 (CH3NH3PbX3) 制备的太阳 电池效率自 2009 年从 3.8% 增长到 19.6%。
光
电 转
PV—有机太阳能电池
换 效 率
DSSC—染料敏化太阳能电池 a-Si—非晶硅太阳能电池
Gustav Rose在1839年发现，后来由俄罗斯矿物学家L. A. Perovski 命 名。结构式一般为ABX3，其 中 A 和 B 是两种阳 离 子，X 是阴离子。
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一、有机-无机杂化钙钛矿材料概述
什么有机-无机杂化钙钛矿？
钙钛矿及类钙钛矿材料的催化特性PPT演示课件
11
Interaction of gaseous NO, O2, and H2 with the 0.1 wt% Pt/La0.5Ce0.5MnO3 catalyst.
H-assisted NO desorption and dissociation mechanism NO-s+H-s → N-s + OH-s
6
制备方法
样品的结构、形态、粒度、比表面以及催化活性等,都会 受到制备方法和制备条件的影响。
Hackenberger M et al. Solid State Ionics, 1997, 101:1195-1200
常用纳米粒子的制备方法 化学气相沉积法、化学沉淀法、溶胶—凝胶法、柠檬酸 络合法、超临界干燥法、水热合成法、冷凝法和微乳液法等.
DFT: 二维傅里叶变换
8
二、应用与催化性能
1.汽车尾气净化
“三效”催化剂twc
即将排放的HC, CO及NOx同时进 行氧化还原消除
早期使用普通金属Cu、Cr、Ni，催化活性差，起燃温
度高，易中毒。后来用的贵金属R、Pd、Rh等作催化剂， 具有活性高、寿命长、净化效果好等优点，但因其价格 昂贵，很难推广。
λ = (2O2 + NO)/(CO + 9C3H6)
13
在计量因子λ=1.0和空速=60000ｈ-1的条件下,对ＣＯ的消除, Ｌａ0.8Ｓｒ0.2ＭＯ3的活性最高(ＣＯ转化率为100%时的反应温度 为160℃);对ＮＯ的消除,催化活性按Ｌａ0.8Ｓｒ0.2ＭＯ3>Ｌａ0.2 Ｓｒ0.8ＭＯ3>Ｌａ0.4Ｓｒ0.6ＭＯ3>Ｌａ0.6Ｓｒ0.4ＭＯ3>ＬａＭＯ3 顺序下降;对Ｃ3Ｈ6的消除,催化活性按Ｌａ0.2Ｓｒ0.8ＭＯ3>Ｌａ 0.8Ｓｒ0.2ＭＯ3>Ｌａ0.4Ｓｒ0.6ＭＯ3>Ｌａ0.6Ｓｒ0.4ＭＯ3>ＬａＭ Ｏ3顺序下降。根据ＴＰＤ,ＴＰＲ(程序升温还原)和ＸＰＳ(Ｘ 射线光电子能谱)等表征结果,我们认为Ｌａ0.8Ｓｒ0.2ＭＯ3的Ｔ ＷＣ催化性能最好,原因是其晶体结构中同时具有氧空位和过量 计量氧。
Interaction of gaseous NO, O2, and H2 with the 0.1 wt% Pt/La0.5Ce0.5MnO3 catalyst.
H-assisted NO desorption and dissociation mechanism NO-s+H-s → N-s + OH-s
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制备方法
样品的结构、形态、粒度、比表面以及催化活性等,都会 受到制备方法和制备条件的影响。
Hackenberger M et al. Solid State Ionics, 1997, 101:1195-1200
常用纳米粒子的制备方法 化学气相沉积法、化学沉淀法、溶胶—凝胶法、柠檬酸 络合法、超临界干燥法、水热合成法、冷凝法和微乳液法等.
DFT: 二维傅里叶变换
8
二、应用与催化性能
1.汽车尾气净化
“三效”催化剂twc
即将排放的HC, CO及NOx同时进 行氧化还原消除
早期使用普通金属Cu、Cr、Ni，催化活性差，起燃温
度高，易中毒。后来用的贵金属R、Pd、Rh等作催化剂， 具有活性高、寿命长、净化效果好等优点，但因其价格 昂贵，很难推广。
λ = (2O2 + NO)/(CO + 9C3H6)
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在计量因子λ=1.0和空速=60000ｈ-1的条件下,对ＣＯ的消除, Ｌａ0.8Ｓｒ0.2ＭＯ3的活性最高(ＣＯ转化率为100%时的反应温度 为160℃);对ＮＯ的消除,催化活性按Ｌａ0.8Ｓｒ0.2ＭＯ3>Ｌａ0.2 Ｓｒ0.8ＭＯ3>Ｌａ0.4Ｓｒ0.6ＭＯ3>Ｌａ0.6Ｓｒ0.4ＭＯ3>ＬａＭＯ3 顺序下降;对Ｃ3Ｈ6的消除,催化活性按Ｌａ0.2Ｓｒ0.8ＭＯ3>Ｌａ 0.8Ｓｒ0.2ＭＯ3>Ｌａ0.4Ｓｒ0.6ＭＯ3>Ｌａ0.6Ｓｒ0.4ＭＯ3>ＬａＭ Ｏ3顺序下降。根据ＴＰＤ,ＴＰＲ(程序升温还原)和ＸＰＳ(Ｘ 射线光电子能谱)等表征结果,我们认为Ｌａ0.8Ｓｒ0.2ＭＯ3的Ｔ ＷＣ催化性能最好,原因是其晶体结构中同时具有氧空位和过量 计量氧。
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的高标准排放的催化载体。
１５－３０、氧化铁０－０．５％及小于
３％的钾、钠和钙；。
催化剂后可达到更好的尾气净化功能，它 ５－５５、氧化铁０．５－１％及小于３
比起其它材料制作的蜂窝载体具有成品率 ％的钾、钠和钙；所述滑石粉含有镁２５
高、更高的抗热震性能、导热快、强度高、 －３５％，氧化硅５０－６５％、氧化铁
吸水率高、易于涂覆均匀、涂覆量高、将 ０－０．５％、氧化铝０－１５％、；所
少涂覆次数、使用寿命长等，是目前理想 述长石含有氧化铝３５－６５％、氧化硅
过渡金属原子半径
发明专利名称：
一种催化净化CO、NOX、HC的稀有过渡金属催化
专利号：ZL 2009 1 0114068.1
技术简要说明: 本发明公开了一种催化净化CO、NOx、HC 的稀有过渡金属催化剂。目前，利用贵金 属和γ－氧化铝的载体作用，对废气中的有 害物质进行催化净化，存在着在高温下γ－ 氧化铝载体会向α－氧化铝转化而呈现中毒 状态；使用钯、铂、铑等贵金属作为催化 剂，其成本过于昂贵问题。而本发明提供 了一种稀有过渡金属催化剂，克服现有催 化净化剂中氧化铝高温下易失效，并需要 贵金属的不足之处。本发明具备“储氧功 能”，“抗毒性功能”，“结构稳定功 能”，具有活性高、热稳定性好、抗老化、 使用寿命长，特别是具有抗铅中毒的特点 及一定范围内加大涂覆量，其催化净化效 果会随涂覆量的增加而提高的特点。其催 化、净化处理量达９０％以上，特别是对 ＣＯ的处理净化可达１００％。
发明专利名称：
以红柱石为主成份的发动机尾气催化蜂窝载体及制备方法
专利号：2
主权利要求：
ห้องสมุดไป่ตู้
技术简要说明:
以红柱石为主成份的发动机尾气催化蜂窝
本发明公开了一种以红柱石为主成份的发 载体，包括下述重量百分比的原料：红柱
动机尾气催化蜂窝载体及制备方法。本发 石５０－８０％、高岭土１０－３０％、
明配方包括了红柱石、高岭土、滑石粉、 滑石５－２０％、长石５－１０％；上述
主权利要求： 一种催化净化ＣＯ、NOx、ＨＣ的稀有 过渡金属催化剂，其特征在于所述的 催化剂包括下述重量百分比的原料： 氧化铝１５－２５％氧化铈１５－３ ５％氧化锆２０－３５％氧化镧１０ －３５％氧化钇１０－３５％氧化钛 ５－１５％； 制备方法是：取上述原料按配比混合 均匀后，即在碱性溶液中共沉淀析出 ，过滤，沉淀物用加热器加热至５０ －１００摄氏度，用去离子水水洗至 呈中性，脱水，８０－１００摄氏度 干燥，４００－５５０摄氏度灼烧， 然后破碎、粉碎至１－３微米的微粉 ，加入硝酸锰细粉，混合均匀。
钙钛矿型化合物的应用存在两大关键， 一是如何获得较大的比表面，二是需要在高温下焙烧合成 (>1073K)[。
到目前为止，钙钛矿型催化剂在汽车尾气净化方面还 没有得到实际应用，但是人们已积累了大量有关这类 材料的物理和固态化学性质的信息，所取得的成果是 丰富的和令人鼓舞的。钙钛矿型复合氧化物的化学特 性可以概括为：1)几乎所有的稳定元素都可以进入 ABO3晶格，形成钙钛矿结构；2)处于A位和B位的阳 离子都可以被部分取代；3)化合价、化合比和晶格空 位可以在较大的范围内变化和控制；4)对缺陷氧和过 量氧能够起到稳定作用，因而稳定了不寻常价态离子； 5)少量贵金属的加入可以提高催化活性。这些性质使 得这类化合物在结构材料、耐火材料、电子材料、磁 性材料、催化材料等方面具有广泛的用途。
长石粉，主要利用了红柱石在加热转化成 原料均指的是粉碎度为１５０－８００目
莫来石的过程中，可以形成良好的莫来石 的细粉；所述红柱石含有氧化铝３５－６
网络，体积膨胀约４％的特点制备而成。 ５％、氧化硅３５－４３、氧化铁０．５
用本发明方法制备的催化蜂窝载体，可拦 －１％及小于３％的钾、钠和钙；所述高
截柴油发动机的黑烟颗粒物，其功能涂覆 岭土含有氧化铝１５－４５％、氧化硅４
perovskite structure，立方晶系(CaTiO3为代表的一类ABO3型三元化合物)， 面心立方格子，由O离子和半径较大的A离子共同组成立方最紧密堆积， 而半径较小的B离子则填于1/4的八面体空隙中。
过渡金属原子半径
.稀土钙钛矿型复合氧化物一个有趣的研究方向是可通过改变八位离子大小、 价态以达到凋节B位离子的价态及氧缺位,同时还伴随着晶体尺寸、晶系、 格子崎变的产生.由此我们可以期待*一O和*一O键的相互作用得到改善。