第六章 钙钛矿及类钙钛矿材料的催化特性(二)
宽带隙钙钛矿种类
宽带隙钙钛矿种类宽带隙钙钛矿（Perovskite）是一类具有独特光电性能的新型材料，由钙钛矿结构的晶体构成。
这种材料具有高光吸收率、高光电转换效率、易合成和低成本等特点，被广泛研究和应用于太阳能电池、光电器件、光催化等领域。
目前，已经发现了多种宽带隙钙钛矿材料，每种材料都有其独特的性能和应用领域。
1. 有机-无机混合钙钛矿（Organic-inorganic hybrid perovskite）有机-无机混合钙钛矿是最早被研究的宽带隙钙钛矿材料之一，其化学式通常为（CH3NH3）PbI3。
这种材料具有高光电转换效率和光吸收率，被广泛应用于太阳能电池领域。
然而，有机-无机混合钙钛矿材料存在较低的稳定性和光热效应等问题，限制了其在商业化应用中的进展。
2. 全无机钙钛矿（All-inorganic perovskite）全无机钙钛矿是近年来受到广泛关注的宽带隙钙钛矿材料之一。
相比于有机-无机混合钙钛矿，全无机钙钛矿具有更好的稳定性和光热特性，适用于高温和高湿环境。
常见的全无机钙钛矿材料有CsPbI3和CsPbBr3等。
这些材料在太阳能电池和LED器件中具有潜在的应用价值。
3. 氧化物钙钛矿（Oxide perovskite）氧化物钙钛矿是一类以氧化物为主要组分的宽带隙钙钛矿材料。
这种材料具有较高的电子迁移率和光吸收性能，适用于光电器件和催化应用。
常见的氧化物钙钛矿材料有钙钛矿钡钛矿（BaTiO3）、钙钛矿钙钛矿（CaTiO3）等。
氧化物钙钛矿的研究和应用为钙钛矿材料的多样化提供了新的方向。
4. 铅自由钙钛矿（Lead-free perovskite）由于传统的有机-无机混合钙钛矿中含有有害的铅元素，铅自由钙钛矿成为研究的热点。
铅自由钙钛矿材料通常由其他金属元素替代铅，如锡（Sn）和锡（Ge）等。
这些材料具有较好的光电性能，同时避免了对环境的污染。
铅自由钙钛矿材料在太阳能电池和光电器件领域的研究正在快速发展。
钙钛矿的晶体结构
钙钛矿的晶体结构钙钛矿是一种重要的无机化合物，其晶体结构具有特殊的性质和应用潜力。
本文将详细介绍钙钛矿的晶体结构，并探讨其物理和化学特性。
晶体结构概述钙钛矿是一类具有ABX3化学式的化合物，其中A和B是金属离子，X是阴离子。
典型的钙钛矿晶体结构由氧化物离子组成的立方晶格中，A位于晶格的正中心，B 位于晶格的顶点位置，X位于晶格的面心位置。
A位和B位的离子通常是正离子，它们的尺寸和电荷应当满足特定的条件，以保持整个晶体结构的稳定性。
X位的离子通常是负离子，如氧、氯等。
这种晶体结构的排列方式使得钙钛矿具有一定的稳定性和功能性。
钙钛矿的晶体结构特点钙钛矿的晶体结构具有以下几个重要特点：1. 高度对称性钙钛矿的晶体结构属于立方结构，具有高度的对称性。
其空间群一般为立方晶系或斜方晶系，如在立方晶系下的空间群有Pm-3m、Fm-3m等。
这种高度的对称性使得钙钛矿晶体具有一些特殊的物理和化学性质。
2. 离子间较短的键长由于钙钛矿晶体结构中A、B两种离子的尺寸适配和排列方式的密集性，导致A和B之间的键长相对较短。
这种较短的键长有助于增强钙钛矿的化学稳定性和电子传导性能。
3. 多样的金属氧配位数钙钛矿晶体结构中的B位金属离子通常具有多样的氧配位数。
这种多样性使得钙钛矿能够容纳多种离子，从而扩展了其应用领域。
4. 可控的晶体结构调控由于钙钛矿晶体结构的特殊性，我们能够通过不同的合成方法和控制条件来调控其晶体结构。
这种可控性为钙钛矿的制备和应用提供了更多可能性。
钙钛矿的物理和化学特性钙钛矿的晶体结构赋予其一些特殊的物理和化学特性，对于材料科学和能源领域有着重要的应用价值。
1. 铁电性和铁磁性钙钛矿中的部分化合物具有铁电性和铁磁性。
铁电性是指材料在外加电场作用下产生的电偶极矩，而铁磁性是指材料在外加磁场作用下表现出的磁性。
这些性质使得钙钛矿在信息存储和传感器等领域具有广泛的应用。
2. 光电性和光催化性钙钛矿中的部分化合物具有良好的光电性和光催化性能。
钙钛矿材料的应用
钙钛矿材料的应用钙钛矿材料是一种非常重要的材料，具有广泛的应用。
它主要由钙钛矿结构的氧化物组成，这种结构具有优异的电学和光学性质，因此在电子、光电、催化、能源等领域得到了广泛应用。
一、电子领域钙钛矿材料在电子领域的应用主要体现在电容器、电阻器、压电陶瓷、介电材料等方面。
由于其高介电常数和低损耗，钙钛矿材料可以用于制造高性能的陶瓷电容器和介电材料。
钙钛矿材料还可以用于制造铁电和压电陶瓷，这些陶瓷具有压电效应和电荷分布的非线性特性，因此可以应用于声波传感器、振动器、滤波器、压电变压器等领域。
二、光电领域钙钛矿材料在光电领域的应用主要体现在太阳能电池、LED、激光和光学器件等方面。
由于其非常优异的光学和电学性能，钙钛矿材料可以用于制造高效的太阳能电池和LED器件。
钙钛矿材料还可以用于制造激光器和光学器件。
由于其高光学折射率和非线性光学性质，钙钛矿材料可以用于制造高功率的固态激光器和光学调制器等器件。
三、催化领域钙钛矿材料在催化领域的应用主要体现在催化剂、氧化物电极和传感器等方面。
由于其高催化活性和稳定性，钙钛矿材料可以用于制造高效的催化剂，如CO催化氧化剂、NO催化还原剂等。
钙钛矿材料还可以用于制造氧化物电极和传感器。
由于其优异的电化学性能和稳定性，钙钛矿材料可以用于制造高灵敏度的氧化物电极和传感器，如气体传感器、湿度传感器、电化学传感器等。
四、能源领域钙钛矿材料在能源领域的应用主要体现在储能材料和燃料电池等方面。
由于其高离子导电性和稳定性，钙钛矿材料可以用于制造高效的储能材料和燃料电池。
钙钛矿材料还可以用于制造锂离子电池和固态氧化物燃料电池。
由于其优异的离子导电性和化学稳定性，钙钛矿材料可以用于制造高性能的锂离子电极和固态氧化物燃料电池。
钙钛矿材料具有广泛的应用前景，在电子、光电、催化、能源等领域都有着非常重要的应用。
未来，随着钙钛矿材料的研究和应用不断深入，相信它会在更多领域展现其优异的性能和巨大的应用价值。
催化材料导论 第六章
第六章 金属氧化物催化剂
催化剂材料基础
第六章 金属氧化物催化剂
6.1 概 论 6.2 半导体的类型及导电性质
6.3 半导体的导电率及脱出功对催化性能的影响 6.4 几种典型的氧化物催化剂 6.5 复合金属氧化物催化剂
催化剂材料基础
第一节 概论
金属氧化物因可以作为主催化剂、助催化剂和载体而在 催化领域中被广泛使用。
二、氧化钼催化剂
2. MoO3的其它典型催化反应 (1) 丙烯氧化生成丙烯醛 CH2=CH-CH3 → CH2=CH-CHO
催化剂材料基础
二、氧化钼催化剂
反应机理包括： ① 吸附 ② 氧的进攻 ③ 两种金属离子的不同作用
催化剂材料基础
二、氧化钼催化剂
C3H6 + M1n+ + O2 → [C3H5-M1(n-1)+-OH-] (气相氧参 与脱氢) [C3H5-M1(n-1)+-OH-] + O2- + M1n+ → C3H4O +
催化剂材料基础
三、费米（Fermi）统计几率分布及 半导体的导电性
表6-3 杂质对半导体脱出功及导电率的影响
杂质 种类 施主 受主
脱出功变化
导电率变化 （n型）
导电率变化 （p型） 减少 增加
变小 变大
增加 减少
催化剂材料基础
四、吸附气体对半导体导电性质的影响
这里主要讨论半导体催化剂表面吸附反应分子的情况。 当表面吸附分子后，可能在表面产生正电荷层，即反应 分子将电子给予半导体，反应分子以正离子形式吸附于 表面。也可能在表面产生负电荷层，即反应分子从半导
（3）丙烯氧化成丙酮
（4）丙烯腈的合成 H2C=CHCH3 + NH3 + 3/2O2 → H2C=CHCN + 3H2O
钙钛矿结构及相关功能材料
钙钛矿结构及相关功能材料1. 引言钙钛矿是一类特殊的晶体结构，具有广泛的应用前景和研究价值。
钙钛矿结构的重要性主要体现在其独特的物理、化学和电学性质上。
本文将介绍钙钛矿结构的基本特征、相关功能材料的制备方法以及其在能源、光电子和催化等领域的应用。
2. 钙钛矿结构的基本特征钙钛矿结构是一种典型的ABX3型结构，其中A、B和X分别代表阳离子、阳离子和阴离子。
该结构是由A阳离子组成的立方最密堆积结构，B阳离子和X阴离子占据随机分布的氧化物八面体中的位置。
钙钛矿结构具有以下几个基本特征：•对称性：钙钛矿结构属于立方晶系，空间群通常为Pm-3m。
•阴离子配位方式：X阴离子以八面体配位方式与B阳离子相连。
•离子半径比：钙钛矿结构中，通常要求A 阳离子半径小于B阳离子半径且A离子与八面体中心的距离不能大于氧离子半径。
•构型：钙钛矿结构中的A和B阳离子可存在不同的取代位点，从而形成不同的构型。
3. 钙钛矿结构相关功能材料的制备方法钙钛矿结构相关功能材料广泛应用于能源、光电子和催化等领域。
钙钛矿结构的制备可以通过以下几种方法实现：3.1 水热合成法水热合成是一种常用的制备钙钛矿结构材料的方法。
该方法通常在高温高压的水溶液体系下进行，通过调节反应条件和反应物的配比来控制产物的结构和形貌。
水热合成法制备的钙钛矿结构材料具有晶体质量好、尺寸均一的特点。
3.2 溶剂热法溶剂热法是一种通过溶剂中的热效应来促进反应的方法。
该方法通常将反应物溶解在有机溶剂中，然后在高温下进行反应。
溶剂热法制备的钙钛矿结构材料具有高晶化度和尺寸可控性。
3.3 气相沉积法气相沉积法是一种通过在气相中沉积原子或分子来制备薄膜材料的方法。
该方法通常通过化学气相沉积或物理气相沉积来制备钙钛矿结构的薄膜材料。
气相沉积法制备的钙钛矿结构材料具有较好的薄膜质量和厚度可控性。
4. 钙钛矿结构相关功能材料的应用钙钛矿结构材料由于其独特的物理和化学性质，在能源、光电子和催化等领域有广泛的应用。
钙钛矿dmso络合物-概述说明以及解释
钙钛矿dmso络合物-概述说明以及解释1.引言1.1 概述钙钛矿dmso络合物是一种在材料科学领域引起了广泛关注的新材料。
钙钛矿作为一类具有特殊晶体结构的化合物，具有优异的光电性能和热稳定性，因此在光伏电池、光催化等领域有着重要的应用价值。
而二甲基亚砜（DMSO）是一种常用的有机溶剂，具有良好的溶解性和可调控的比特性，能够与钙钛矿发生络合反应，形成稳定的络合物。
这种络合物不仅可以调控钙钛矿的晶体结构和电子结构，还能够改变其光电转化性能和光催化活性，进一步提升其应用性能。
本文将就钙钛矿dmso络合物的特性进行探讨，包括其结构、光电性能和热稳定性等方面的内容。
同时，还将分析DMSO与钙钛矿之间的络合机理，探究它们在化学反应中的相互作用和影响。
最后，将总结研究结果，并展望钙钛矿DMSO络合物在光伏电池、光催化等领域的可能应用，并指出该领域未来的研究方向和挑战。
通过对钙钛矿dmso络合物的深入研究，将有助于深入理解其物理化学性质，并为其在新能源、环境治理等领域的应用提供理论基础和实验依据。
这将有助于推动钙钛矿dmso络合物的研究与应用，促进相关领域的发展和进步。
文章结构部分的内容可以按照以下方式编写：1.2 文章结构本文分为引言、正文和结论三大部分。
引言部分主要介绍了该篇长文的背景和研究意义，以及论文的目的。
正文分为两个主要部分。
第一部分是关于钙钛矿的特性。
这一部分将详细介绍钙钛矿结构、物理化学性质以及其在光电器件领域的应用。
另外，还会探讨钙钛矿在太阳能电池、光电传感器等方面的潜在应用。
第二部分是关于DMSO与钙钛矿的络合。
首先会介绍DMSO的化学性质和结构特点，然后深入探讨DMSO与钙钛矿之间的化学络合反应机制和特性。
此外，还将讨论DMSO络合对钙钛矿光电性能的影响，以及该络合物在生物医学、光催化等领域的潜在应用。
结论部分将对本文的研究结果进行总结，并展望钙钛矿- DMSO络合物在未来的应用前景。
同时，也会提出进一步研究的方向和挑战。
钙钛矿结构及相关功能材料介绍(PPT60页)
2.1 钙钛矿结构（Perovskite）
当前压电、超导、磁电阻、催化、离子导 体等多种功能材料中，具有钙钛矿结构的 材料占重要比例，因此钙钛矿结构材料也 是当前材料科学研究领域的热点之一。
1）钙钛矿结构
钙钛矿结构通式可用ABO3来表
达，晶体结构为立方晶系，是一
Ca2+
种复合金属氧化物。
O2-
典型的钙钛矿结构材料为CaTiO3
•
钛离子的半径： 0.64
• ° • 钛离子处于氧八面体中，
• • 两个氧离子间的空隙为：4.01－2× 1.32= 1.37
钛离子的直径：2× 0.64= 1.28
钙钛矿降温过程中结构 畸变，对称性下降：
如果在一个轴向发生畸 变（如c轴伸长或缩短） 四方晶系
如果在两个轴向发 生畸变 正交晶系 若沿体对角线[111] 方向发生畸变 三 方晶系菱面体格子
铁电体的极化强度P与外电场E之间存在电滞回线， 因而，可用 是否存在电滞回线来判断是否是铁电体。
铁电晶体中存在着自发极化方向不 同的小区域，那些自发极化方向相 同的区域称为电畴。
对于自发极化而言，从宏观统计 来看，晶体中存在着各个方向的 自发极化和电畴，它们相互抵消， 宏观上对外不呈现极性。
热释电效应：具有自发极化的 晶体在温度发生变化，其极化 状态的发生改变，使电介质对 外显电性。
2.2.3 铁电性
自发极化的方向可以随着外加电场的方向改变而改变，从而使 这种晶体具有铁电性，该晶体称为铁电晶体。钙钛矿(ABO3) 型 铁电体是为数最多的一类铁电体。
在一定温度范围内，铁电体必然是压电体，而压电体则不一定 是铁电体。
O2-
Ti4+
Ca2+
钙钛矿型催化剂催化氧化NO讲解
钙钛矿型催化剂La1-x Ce x CoO3对一氧化氮的氧化催化研究摘要本文介绍了在钙钛矿氧化物中的NO的氧化性能的研究La1-x Ce x CoO3 (x = 0, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4)通过柠檬酸盐法合成钙钛矿型氧化物并以XRD, BETand XPS为特征。
当使用铈替代催化剂时催化活性显著增强，并取得了当x=0.2时活性最大，但X越大活性会降低。
分析表明，表面上吸附的氧对NO氧化成NO2起着重要的作用。
在室温下，NO和O2共吸附层之下的表面化合物，通过红外光谱和TPD实验进行了研究。
有三个品种形成在表明上分别是：桥接硝酸盐，次硝酸和单齿硝酸盐。
热稳定性的顺序为：单齿硝酸盐> 次硝酸>桥接硝酸盐。
其中，仅单齿硝酸盐在300摄氏度以上会分解，解除吸附变为NO2进入气相。
当Ce的加入，单齿硝酸盐解脱吸附的温度变低，另外两个品种的吸附减少。
这可能与表面上的钴的氧化状态有关。
通过对表征结果和催化活性的数据的结合分析显示，大量吸附的氧，表面上少量的非活性化合物和较低的NO2接触吸附温度会有利于NO的氧化。
＃2007爱思唯尔B.V.保留所有权利。
1 介绍对NO x催化消除的广泛研究已进行了多年。
然而，除去柴油发动机和过量氧气贫燃条件下的汽油发动机中的NO x仍然是一个挑战。
在研制的几个NO X氧化环境转化的过程中NO2总是比NO更加受宠，例如NO x的储存和还原技术（NSR）[1]，为去除氮氧化物和烟尘的连续再生陷阱技术（CRT）[2]，选择性催化还原氮氧化物（SCR），尤其是某些N-所含物种如氨或尿素。
[3-5]我们还发现，形成二氧化氮是在NO的SCR的碳氢化合物机制的重要一步[6.7]。
一些研究人员也开发了几种更复杂的系统，例如'VHRO系统'（V= 对NO到NO2的氧化催化剂，H =水解催化剂，R = SCR催化剂，O =对NH3的氧化催化剂）[5]和IAR法（在氧化和还原剂的还原催化剂之间加入）[8]。