(完整版)钙钛矿结构示意图
二维钙钛矿结构
二维钙钛矿发光材料的特性有机金属卤素钙钛矿最近不仅在太阳能电池上,而且在显示领域也有巨大的潜力,如LED器件。
通过对钙钛矿纳米晶体的特别调整来探索其光学特性可以很好地增强器件的效率和功能性。
文章主要探索胶体有机金属卤素钙钛矿纳米片的结构特点,量子尺寸效应以及将这种二维钙钛矿材料应用于发光器件的优势和有待改进的地方。
关键词:纳米片;钙钛矿;光致发光;量子尺寸效应2014年的诺贝尔物理学奖让基于蓝光LED的白光照明技术得以被人们广泛熟知。
以砷化镓、氮化镓等材料为代表的无机发光二极管在显示、通讯以及照明领域有着重要的应用前景。
而与无机材料相对于的,从20世纪90年代起,以有机材料为代表的电致发光二极管(OLED)发展迅猛,以轻薄、柔性、大面积发光、制备工艺简单、低温特性好等特点而备受关注。
在照明领域OLED已经成为了LED的重要补充。
相对于无机LED材料苛刻的工艺制备和昂贵的设备,OLED的制备相对简单,其发光光谱更容易调节和选择。
而对于下一代的LED器件,我们认为其应该具备以下条件:i)高效率,高色纯且颜色可调节;ii)制备工艺简单,生产成本较低;而这几年兴起的钙钛矿LED很好的吻合了这一趋势,在过去的两年里,钙钛矿LED的光致发光量子产率(PLQY)已经能够接近100%,并在亮度和效率方面达到了OLED近二十年发展才达到的水平;并且钙钛矿可以低温制备,极大降低了生产成本;鉴于器件中电子和空穴注入平衡可以使得器件的效率最大化,而钙钛矿材料作为双极性材料,可以同时很好的传输电子和空穴;通过对钙钛矿卤素阴离子和有机阳离子的混合掺杂,可以实现发光颜色可调节性;钙钛矿材料缓慢的俄歇复合,说明了其非辐射复合少而且钙钛矿发光的色彩的纯度高,光谱的半高全宽很窄。
但是,钙钛矿材料应用于发光器件也存在着一些问题:i)器件中载流子在钙钛矿材料中的有效注入差,以及漏电流大ii)钙钛矿材料的载流子复合效率低iii)激子结合能很小由于钙钛矿发光器件的薄膜很薄,其孔洞较多。
钙钛矿简述PPT课件
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不同种类的钙钛矿在物理性质、化学性质和晶体结构等方面存在差异,因此在应 用领域也有所不同。
02
CATALOGUE
钙钛矿的应用领域
太阳能电池
高效能源转换
钙钛矿太阳能电池具有较高的光 电转换效率,可利用太阳光能转 化为电能,为可再生能源领域提 供了一种有效的解决方案。
低成本制备
钙钛矿材料合成相对简单,且制 备工艺较为成熟,有望降低太阳 能电池的生产成本,促进太阳能 应用的普及。
传感器
气体传感器
钙钛矿材料对气体敏感,可以用于制造高性能的气体传感器,在环境监测、工 业控制等领域具有应用价值。
生物传感器
钙钛矿材料可以与生物分子结合,用于制造生物传感器,用于检测生物分子、 病毒和细菌等,在医疗诊断和食品安全等领域具有应用价值。
03
CATALOGUE
钙钛矿的研究进展
提高光电转换效率的研究进展
钙钛矿的结构特点
钙钛矿结构是一种ABO3型化合物, 其中A和B是两种不同的元素,O是 氧元素。
钙钛矿结构的特点是具有立方晶格结 构,其中A离子位于立方晶胞的中心, B离子和O离子位于面心上,形成了一 个连续的三维网络。
钙钛矿的分类
根据A、B位阳离子的不同,钙钛矿可以划分为多种类型,如铅基钙钛矿、锡基钙 钛矿等。
Байду номын сангаас影响。
界面工程
优化钙钛矿与电极、衬底之间的界 面性质,减少界面反应和失配应力 ,提高器件稳定性。
封装与保护
采用有效的封装和保护技术,降低 环境因素对钙钛矿器件的影响,延 长器件使用寿命。
器件集成与制造工艺研究进展
01
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图案化技术
(完整版)钙钛矿太阳能电池研究综述
钙钛矿太阳能电池引言21世纪以来,人口急剧增长,能源和环境问题日益明显。
目前,人们主要消耗的是不可再生能源,例如煤、天然气、石油等化石燃料。
而未来人类还需大量的能源,故人类正在积极开发新能源。
而太阳能具有清洁、无污染、分布广并且能量充分,是目前广大科研人员的研究重点。
而光伏为开发太阳能的主要对象,主要其具有安全、清洁、成本低廉等优点。
目前,市场上主要为第一代硅基太阳能电池,大约占了90%,其余的约10%被CdTe和GIGS为代表的第二代薄膜太阳能电池所占据。
然而,硅基太阳能电池在原材料和制造上,其成本都比较高,工艺较复杂。
因此,人们正在努力开发高效率、低成本的新型太阳能电池。
如钙钛矿太阳能电池[1]。
近年来,钙钛矿太阳能电池由于光电效率高,工艺简单等一些优异性能而受到人们的广泛关注。
现如今广大研究人员正在大力研究,开发钙钛矿太阳能电池,其光电转化效率正在不断突破、提高,有可能达到甚至超过单晶硅太阳电池(25.6%)的水平。
其中钙钛矿太阳能电池的光电转化效率被证实已达到了20. 1%[2],这项重大的成就于2013 年度,成功被Science 评选为十大科学突破之一[3]。
一钙钛矿太阳能电池的发展历程人们从十年以前就开始研究钙钛矿型结构化合物,刚开始由于其具有优异的光子传导性以及半导体特性,而被应用于薄膜晶体管和有机发光二极管中。
[4] 2009 年,Miyasaka 等[5]首先制得钙钛矿结构的太阳能电池,它主要是以CH3NH3PbBr3和CH3NH3PbI3为光敏化剂。
这成功地跨出了钙钛矿太阳能电池发展的第一步,也为钙钛矿太阳能电池发展奠定了重要的基础。
2011年,Park 等[6]以CH3NH3PbI3为光敏化剂,通过改善工艺及优化原料组分比,成功制备了光电转化效率为6. 54%的钙钛矿太阳能电池,其结构和性能得到了一定的提升。
2012年,Snaith 等[7]利用CH3NH3PbI2Cl作为光吸收剂,并且将结构中的TiO2层用Al2O3层进行替代,最终电池的效率增加到10.9%。
(完整版)钙钛矿结构示意图
(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。
钙钛矿太阳能电池PPT课件
岳世忠
-
1
钙钛矿
钙钛矿电池的光吸收层是一 种有机-无机杂化的材料,化学 式为 AMX3(A:CH3NH3+; M:PB2+;X:I–,BR–或 CL–)。是典型的钙钛矿 (CATIO3)晶体结构。
晶胞结构MX6构成八面体, 并相互接触,组成了三维结构, CH3NH3+嵌入其中。
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2
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6
能级和电子转移示意图
(1)电子注入; (2)空穴注入; (3)辐射激子复合; (4)非辐射激子复合; (5)反电子转移到TIO2的表面; (6)反电子转移到HTM表面; (7)电荷复合在纳米TIO2/HTM界 面。
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7
优点
一般的带隙约为 1.5eV通过卤族 元素的替代可以 调节禁带宽度
合适的直接带 隙
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9
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10
-
厚度为 300 nm 左 右的钙钛矿材料 便能吸收紫外到近 红外几乎所有的光
子
高的吸收系数
优良的双极输运特 性,CH3NH3PbI3中, 电子和空穴的迁移 率达到 10 cm2/(V·s)
优异的载流子 输运性能
8
高的外量子效率
PBDTTT和非晶硅AM1.5G SOLAR SPECTRA
CH3NH3PBI3 AM1.5G SOLAR SPECTRA
高电池的开路电压。
钙钛矿电池的原理,在光 照下光敏层产生激子,由 于激子束缚能较小,在材 料内部就可以发生分离, 通过电子空穴层的输运,
最后被电极收集。
-
5
光敏层中的光物理过程
光吸收产生电子空穴对,然后演变形成高 度离域的瓦尼尔激子。其中一小部分会自 发的形成自由载流子,激子和自由载流子 共存,其动态数目根据它们寿命的变化而 变化。激子的成双重组是很弱的。缺陷辅 助的重组,在些CH3NH3PBX3钙钛矿也会 被抑制。从激子猝灭产生的电子和空穴的 复合也是很微弱的。俄歇复合在这里是占 主导地位的,在高泵入激励的条件下自放 大辐射会和俄歇复合竞争。在低的光强下, 俄歇和自放大复合会受到抑制。
钙钛矿建模
利用第一性原理对甲胺碘铅进行结构模拟及性能研究目录摘要 (2)关键词 (2)一、绪论 (2)1.1钙钛矿太阳电池的结构与原理 (2)1.2CH3NH3PbX3钙钛矿的结构和性能 (3)1.3选题的意义 (4)二、CH3NH3PBI3钙钛矿结构的构建 (4)2.1CH3NH3PbI3钙钛矿的主要参数 (4)2.2建立几何模型 (5)2.2.1建立晶格 (5)2.2.2添加原子 (5)2.3利用Reflex模块进行粉末衍射图谱 (6)三、对晶体进行优化结构 (7)3.1结构优化 (7)3.1.1参数设置 (8)3.1.2运行结果显示 (8)3.2能量计算 (9)3.2.1参数设置 (9)3.2.2运行结构显示 (10)3.3计算结果分析 (11)四、CH3NH3PbI3钙钛矿几何结构延伸 (12)4.1Sn的掺杂对钙钛矿电池的能带结构的影响 (13)4.1.1Reflex粉末衍射图 (13)4.1.2几何优化 (14)4.1.3能量计算 (15)4.1.4计算结果分析 (16)4.2掺杂CH3NH3PbI3钙钛矿的几何机构及其分析 (17)4.2.1Reflex粉末衍射图 (18)4.2.2几何优化 (19)4.2.3能量计算 (19)4.2.4计算结果分析 (21)五、结论 (22)六、致谢 (22)参考文献 (22)摘要钙钛矿型甲胺碘铅薄膜太阳能电池因其结构简单、制备成本低廉等优点吸引了科研工作者的关注。
其光电转换效率在近5年内从3.8%迅速提高到15%以上,高于非晶硅的太阳电池效率,被Science评选为2013年十大科学突破之一。
本文主要是用Material Studio通过对CH3NH3PbI3钙钛矿建立晶体模型后,利用第一性原理对有机金属钙钛矿CH3NH3PbI3及其延伸结构进行结构模拟、能带分析和性能研究。
关键词:第一性原理 ; CH3NH3PbI3钙钛矿; 能带结构一、绪论1.1钙钛矿太阳电池的结构与原理钙钛矿是指CaTiO3,化学式是CaTiO3,是一种立方晶系的氧化物,是俄国化学家佩罗夫斯基发现的。
TiO2在钙钛矿结构太阳能电池中
TiO2在钙钛矿结构太阳能电池中的应用研究进展攀钢集团研究院信息研究所2016年4月目录1 前言 02 钙钛矿结构太阳能电池的开发进展 (1)2.1钙钛矿的基本结构及太阳能电池构造 (1)2.2钙钛矿结构太阳能电池的开发进展 (2)3 TiO2在钙钛矿结构太阳能电池中的应用研究进展 (3)3.1T I O2致密层的研究进展 (4)3.2T I O2骨架层的研究进展 (9)4 结论与展望 (15)TiO2在钙钛矿结构太阳能电池中的应用研究进展摘要:介绍了钙钛矿及其太阳能电池的基本结构,阐述了钙钛矿结构太阳能电池的研究及开发进展以及TiO2在其中的应用研究进展,调研了基于纳米TiO2的器件结构、材料形貌和制备方法等对电池性能的影响及其广泛的应用前景。
1 前言传统的化石能源不仅储量有限、不可再生,还会在使用过程中给环境带来巨大的污染。
太阳能电池因能够利用太阳能直接转化为电能,可以为人类社会发展提供取之不尽、用之不竭的清洁能源,成为人类社会应对能源危机、解决环境问题和寻求可持续发展的重要对策。
经过长期的研究与发展,单晶硅基太阳能电池技术目前已经比较成熟。
但是,单晶硅基太阳能电池存在生产成本高、生产过程能量消耗大、环境污染严重且成本回收时间长等问题。
因此,人们还在不断地探索开发更廉价的高效太阳能电池技术。
经过多年研发,基于CuInGaSe、CdTe、多晶硅、非晶硅等材料的薄膜太阳能电池技术已经取得了长足的进步。
然而,这些电池技术仍然存在一些不足,例如CuInGaSe薄膜电池需要使用地壳中非常匮乏的元素In和Ga,不利于这种电池的大规模持续应用;CdTe中含有重金属元素Cd,会造成环境污染问题。
为此,探索高效、廉价、环保的新型太阳能电池技术的努力仍在继续,新兴的太阳能电池技术不断涌现,包括染料敏化太阳能电池、有机太阳能电池和量子点太阳能电池等。
有机金属卤化物钙钛矿结构太阳能电池是一种以全固态钙钛矿结构作为吸光材料的太阳能电池,在光电转换领域具有重要的应用前景。
固体物理(第2课)原胞和晶胞
金刚石和闪锌矿结构(2)
复式面心立方结构:两个面心立方的布喇菲晶格沿对 角线平移1/4长度套构而成,但原子价键取向不同。
Si、Ge、GaAs、InP、InSb
金刚石和闪锌矿结构(2)
(100面)
(111面)
复式面心立方结构:两个面心立方的布喇菲晶格沿对 角线平移1/4长度套构而成,但原子价键取向不同。
–1 六方密堆积
–2立方密堆积:面心立方
1.4.3 最大配位数
–相同原子组成:最大配位数12。 –不同原子组成:最大配位数小于12。 –根据对称性:配位数12,8,6,4,3,2。
1.4.4 致密度
致密度η(堆积因子)晶胞中所有原子体积之和 晶胞中原子体积之和 与晶胞体积之比。 晶胞体积
1.5 几种典型的晶体结构:
bemgtizn下一页六方密积结构示意图2返回晶胞和原胞示意图钙钛矿晶格结构钙钛矿晶格结构11钙钛矿晶格结构钙钛矿晶格结构22cc6060分子晶体分子晶体60是由60个碳原子构成的球形32面体即由12个五边形和20个六边形构成
1.4 密堆积和配位数
1.4.1 密堆积
–结合能最低。
–紧密方式排列。
配位数:原子周围最近邻的原子数。 1.4.2 密堆积结构
密勒指数的求法:(示意图)
举例
– 求出晶面在坐标轴X、Y、Z上的相应截距p、q、r ;
– 取截距倒数h,k,l,(h、k、l为晶面指数或密勒指
数); – 将h、k、l化为没有公约数的整数比h:k:l= – 将h、k、l加圆括号(hkl),即为晶面指数。
说明:
以格点为原点,以基矢为坐标轴,建立坐标系。 晶面在基矢上的截距为(x,y,z),则其倒数连比 可化为互质的整数(hkl),称为该族晶面的密勒指 数。 实际工作中,常以晶胞(不是原胞)的基矢a,b,c 为坐标轴来建立坐标系,a,b,c不一定正交。 密勒指数既表示一族晶面,也表示单个晶面。
第二章钙钛矿结构及相关功能材料-PPT精选文档
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:
钙钛矿
具有发展前景的材料——钙钛矿摘要:钙钛矿型氧化物由于其结构的稳定性和特殊的物化性能,日益成为材料科学领域的研究热点.本文简要介绍了钙钛矿型氧化物的结构、制备方法和应用的研究现状,综述了近年来钙钛矿型氧化物在催化及其他领域的研究进展。
关键字:钙钛矿、晶胞结构、催化降解、液相沉积、气相沉积、无空穴传输、氨基乙酸法Material With Development Prospects--- PerovskiteAbstract:Perovskite type oxides have become a hot topic in the field of materials science due to their structural stability and special physical properties. The structure, preparation methods and applications of perovskite oxides were briefly introduced.Key words:perovskite, cell structure, catalytic degradation, liquid phase deposition, gas phase deposition, no hole transport, amino acid method引言 (1)1、钙钛矿的介绍 (1)2、钙钛矿的结构 (2)2.1、钙钛矿结构示意图 (3)2.2、双钙钛矿结构示意图 (4)3、钙钛矿的制备方法 (5)3.1、高温固相法 (6)3.2、溶胶-凝胶法 (6)3.3、水热合成法.............................................................- 7-3.4、高能球磨法 (7)3.5、沉淀法 (8)4、钙钛矿的应用 (8)4.1、钙钛矿材料在催化方面的应用 (8)4.2、钙钛矿材料在太阳能电池方面的应用 (9)5、钙钛矿的前景 (10)参考文献 (11)钛矿是地球上最多的矿物,经过定向合成的特殊钙钛矿类型材料,对很多污染物具有很好的催化降解效果。
钙钛矿CH3NH3PbBr3电子结构和光吸收特性的第一性原理研究
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刘洪飞 等
调控其性能,人们采用理论计算方法对其电子结构等性质进行了研究,但是对 CH3NH3PbBr3 的理论研究 工作较少,仍需要进一步系统的进行研究。因此,本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究 了钙钛矿结构 CH3NH3PbBr3 的电子结构和光吸收性质, 以期为该材料的进一步研究提供可到的理论基础, 并对后续的相关实验有一定的指导作用。
Open Access
Abstract
Using first-principle calculations based on density functional theory (DFT), we have studied the electronic structure and optical properties of orthorhombic perovskite CH3NH3PbBr3 (Pnma). The structural properties and band gap value calculated with the optB86b+vdWDF functional are in good agreement with experimental results. Thus, consideration of the vdW interactions is important for theoretical investigation of CH3NH3PbBr3. The analysis of partial density of states shows that the organic CH3NH3 makes little contribution to the top valence (VBM) and bottom conduction bands (CBM). The VBM is mainly composed of Br 4p states, while the CBM is dominated by Pb 6p states. Calculated absorption coefficient of CH3NH3PbBr3 shows an absorption peak around 360 nm and a weak one around 430 nm. Meanwhile, absorption intensity decreases with the increase of wavelength. The above results can provide reliable guidance for its experimental application in optoelectronics.
有机_无机分子组装层状类钙钛矿结构与特性_王鲜
机分子和无机分子在分子水平上组装而成,具有二 维结构特性。有机组分在组装体系中可以实现结构 可变性、 机械可塑性、 较大的极性、 易加工性以及较 高的荧光效率等;无机组分可以为体系提供良好的 电子学特性( 能够将材料设计成导体、 半导体或绝缘
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功能材料与器件学报 ‘98a20: 9\ \82R.@920: N0.^a@0:C 02b b^c@R^C
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有机 % 无机分子组装层状类钙钛矿结构与特性
基金项目 ! 国家自然科学基金重大研究计划纳米科技基础研究重点项目 ( ; 教育部重大项目资助 2IV ]#’#,#&$ ) 作者简介 ! 王鲜 ( , 男, 硕士研究生, 从事功能材料研究 V "]$] % ) 通讯联系人: 刘韩星 ( , 男, 博士生导师, 主要从事功能材料与器件研究 ) ^ % S65;! ;DADT_ S65;V WDQEV >?QV M7 * V "],+ % )
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胺阳离子分别与上下两个无机层成键,相邻的有机 分子链之间通过范德华力结合形成有机层;而 !"#$ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ结构中双胺阳离子与上下两个无机层成键, 从而实现无机层间的连接,有机层不依赖范德华力 形成 。
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典型晶体结构示意图
3R 1+2+3层
1层
1+2层
9. 绿柱石、电气石
绿柱石常见晶形
c
cp s
m
ma
六方柱:m{10-10}, a{11-20} 平行双面:c{0001} 六方双锥:s{11-21}, p{10-11}
电气石常见晶形
ro
am
d
三方柱:m{01-10} 六方柱:a{11-20} 三方单锥:r{10-11}, o{02-21} 单面:d{000-1}
白云石晶形
r m
c
菱面体:r{10-13}, c{40-41} 六方柱:m{11-20}
6. 闪锌矿、纤维锌矿
闪锌矿晶体结构
2H
6H
8H
纤维锌矿晶体结构
7. C60、C70
8. 石墨2H、石墨3R
Graphite 2H, P63/mmc(194)
A=2.47, c=6.80, Z=4
C1 2b 0 0 0.25
(1) 高岭石
(2) 蛇纹石
4. 透闪石
r
b m
斜方柱:(m) {110}, (r) {011} 平行双面:b {010}
5. 方解石、白云石
方解石
白云石
方解石晶形
e
v
r
m
f
菱面体:r{10-11}, f{02-21}, e{01-14} 六方柱:m{10-10} 复三方偏三角面体:v{21-332. 白云母、金云母 3. 高岭石、蛇纹石 4. 透闪石 5. 方解石、白云石 6. 闪锌矿、纤维锌矿 7. C60、C70 8. 石墨2H、石墨3R 9. 绿柱石、电气石 10. 沸石
11. Al(OH)3, Mg(OH)2 12. 滑石、叶腊石 13. 钙钛矿结构BaTiO3 14. 刚玉
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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。
大量的研究表明,Sr2FeMoO6中存在Fe/Mo离子的反位缺陷(反位缺陷是指Fe离子占据Mo位而Mo离子占据Fe位),而且反位缺陷对Sr2FeMoO6的电输运性质和磁学性质有很大的影响。