鈣鈦礦完整分

鈣鈦礦材物121尤梓灃121944鈣鈦礦（Perovskite）化學(xué)組成:CaO41.24%，TiO258.76%。概述：鈣鈦礦一般為立方體或八面體形狀，具有光澤，淺色到棕色。它們可用于提煉鈦、鈮和稀土元素，但必須是大量聚集時才有開采價值。類質(zhì)同象混入物有Na、Ce、Fe、Nb。常成副礦物見于堿性巖中；有時在蝕變的輝石巖中可以富集，主要與鈦磁鐵礦共生。鈣鈦礦復(fù)合氧化物具有獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu),尤其經(jīng)摻雜后形成的晶體缺陷結(jié)構(gòu)和性能,或可被應(yīng)用在固體燃料電池、固體電解質(zhì)、傳感器、高溫加熱材料、固體電阻器及替代貴金屬的氧化還原催化劑等諸多領(lǐng)域,成為化學(xué)、物理和材料等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)鈣鈦礦中A或B位被其它金屬離子取代或部分取代后可合成各種復(fù)合氧化物,形成陰離子缺陷或不同價態(tài)的B位離子,是一類性能優(yōu)異、用途廣泛的新型功能材料。鈣鈦礦是一種陶瓷氧化物，此類氧化物最早被發(fā)現(xiàn)者，是存在于鈣鈦礦石中的鈦酸鈣（CaTiO3）化合物，目前用的都是人為作出的，因此沒有資源耗盡的問題，再加上這類材料制程簡便，成本可以大幅下降，商用潛力無限。鈣鈦礦型太陽能電池是繼染料敏化之后的又一新型有機(jī)/無機(jī)薄膜太陽能電池。鈣鈦礦材料晶格通常呈或八面體形狀，分子通式為ABO3。鈣鈦礦太陽電池采用有機(jī)無機(jī)混合結(jié)晶材料——有機(jī)金屬三鹵化物CH3NH3PbX3（X=Cl,Br,I）作為光吸收材料，該材料具有合適的能帶結(jié)構(gòu)，其禁帶寬度為1.5eV，因與太陽光譜匹配而具有良好的光吸收性能，很薄的厚度能夠吸收幾乎全部的可見光用于光電轉(zhuǎn)換。其中代表性的CH3NH3PbIxCl3-x（x=1，2，3）是具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的自組裝晶體，短鏈有機(jī)離子、鉛離子以及鹵素離子分別占據(jù)鈣鈦礦晶格的A、B、X位置，由此構(gòu)成三維立體結(jié)構(gòu)，擁有近乎完美的結(jié)晶度。由于長鏈有序的PbCl3-或PbI3-八面體體系有利于電子的傳輸，該材料具有非常優(yōu)異的電子輸運(yùn)特性，載流子擴(kuò)散長度較傳統(tǒng)有機(jī)半導(dǎo)體高出1-2個數(shù)量級，優(yōu)異的材料性質(zhì)為制備高效鈣鈦礦型薄膜太陽電池提供了基礎(chǔ)。同時鈣鈦礦薄膜材料合成方法簡易，既可以通過共蒸發(fā)法實(shí)現(xiàn)，也可以通過低成本溶液加工法實(shí)現(xiàn)。與傳統(tǒng)晶體硅太陽電池相比，鈣鈦礦薄膜太陽電池具有高開路電壓（＞1V）、低溫低能耗（＜200℃）、適合于柔性襯底材料等優(yōu)勢，可以兼顧效率和成本。鈣鈦礦太陽電池發(fā)展發(fā)展經(jīng)歷了敏化結(jié)構(gòu)、介孔結(jié)構(gòu)、柱狀填充以及平面異質(zhì)結(jié)等四個階段。其中全固態(tài)平面異質(zhì)結(jié)構(gòu)具有制備工藝簡單、轉(zhuǎn)換效率高等特點(diǎn)。鈣鈦礦太陽電池結(jié)構(gòu)源于染料敏化太陽電池，早期鈣鈦礦太陽電池仍然需要多孔大比表面積的TiO2作為支撐結(jié)構(gòu)。隨著鈣鈦礦薄膜制備技術(shù)的進(jìn)步，不再需要多孔TiO2薄膜吸附鈣鈦礦材料，可以采用致密TiO2薄膜甚至ZnO、Al2O3等材料替代TiO2，使鈣鈦礦電池從染料敏化電池中獨(dú)立出來，由此形成的平面異質(zhì)結(jié)構(gòu)類似于硅電池的pin結(jié)構(gòu)。CH3NH3PbIxCl3-X材料將入射光子轉(zhuǎn)換為激子（受弱庫侖力的電子空穴對），且同時具有傳輸電子與空穴的作用。電子和空穴在TiO2與CH3NH3PbIxCl3-X形成的平面異質(zhì)結(jié)分離，電子進(jìn)入TiO2，空穴進(jìn)入空穴傳輸層材料（HTM），由此形成光生電流。鈣鈦礦太陽能電池由上到下分別為玻璃、FTO、電子傳輸層（ETM）、鈣鈦礦光敏層、空穴傳輸層（HTM）和金屬電極。傳統(tǒng)硅晶太陽能板因原料硅土昂貴，且制造過程會產(chǎn)生非常嚴(yán)重污染，學(xué)界和業(yè)界近年轉(zhuǎn)而研發(fā)鈣鈦礦太陽能板，結(jié)果光電轉(zhuǎn)化效能兩年內(nèi)從3%提高至16%，形成重大的科研突破。鈣鈦礦太陽能電池有兩種原料，舊制程方法是用烤的，但兩種材料沸點(diǎn)不同，無法烤得很均勻，造成介面的電子傳遞效率變差，使得整體的轉(zhuǎn)換效率下降。他們改用蒸鍍法將其中一種原料蒸進(jìn)另一種材料，「就像蒸小籠包一樣」，蒸出來的薄膜表面均勻，傳導(dǎo)效能自然提高。由于鈣鈦礦材料特殊的結(jié)構(gòu)，使它在高溫催化及光催化方面具有潛在的應(yīng)用前景，目前國內(nèi)外對鈣鈦礦結(jié)構(gòu)類型材料的研究主要集中在對材料結(jié)構(gòu)方面，對于在催化方面的應(yīng)用研究相對較少，主要有：

對NO的催化分解：Teraoka等研究報道了鈣鈦礦型氧化物L(fēng)a0.8Sr0.2CoO3在800℃時，可以催化NO直接分解為N2，產(chǎn)率達(dá)40%。Iwakuni等報道了Ba0.8La0.2Mn0.8Mg0.2O3鈣鈦礦催化劑上，5%O2存在的情況下，850℃時N2的產(chǎn)率可以達(dá)到40%。對低碳有機(jī)物的催化燃燒：對甲烷的催化燃燒活性的研究表明，在ABO3型催化劑中，A位離子通常為稀土或堿土金屬元素，B位離子通產(chǎn)個為Mn、Co、Fe，將Sr引入A位，形成的La1-xSrxMO3（0<x<0.4）催化劑具有很高的甲烷催化燃燒活性；Arai

H等人在研究溫度對LaNiO