布朗大学ACS Energy Lett. 综述：气体诱导的有机无机杂化钙钛矿材料的形成与转变

【引言】

近年来，有机无机杂化卤化物钙钛矿作为一类新型材料得到了非常广泛的关注，尤其是基于其开发的新型钙钛矿太阳能电池效率已经突破22%。由于这类材料特殊的有机-无机杂化的晶体结构，他们兼具硬性材料和软性材料的特点。类似于传统的陶瓷材料，这些钙钛矿的微观组织呈现明显的晶粒和晶界结构。而同时, 这些材料又呈现各种软性特征，其中包括拥有室温下高速旋转的有机离子以及快速的离子迁移能力。因为这些有趣的性质组合，在这类特殊的材料上, 各国科学家发现了各种新型的前所未有的神奇物理和化学现象。

【成果简介】

近日，美国布朗大学Yuanyuan Zhou教授和 Nitin P. Padture 教授（共同通讯作者）在ACS Energy Letters上发表了前瞻性综述文章“Gas-Induced Formation/Transformation of Organic−Inorganic Halide Perovskites”。Zhou和 Padture 教授团队近年来致力于研究气体，特别是胺基气体，诱导下有机无机杂化卤化物钙钛矿的化学行为，取得了一系列的重要成果。这篇综述回顾了包括他们在内的世界上多个课题组在该领域的主要工作, 畅想了未来该领域的发展方向,并强调了包括理论计算以及原位表征在内的机理性研究的重要性。

【图文导读】

图一 有机无机杂化钙钛矿材料的硬性和软性特征：(A)晶体结构，(B)旋转的有机离子，(C)离子迁移，(D)SEM 照片，(E)TEM照片，(F)软性力学行为

图二（A）甲胺铅碘钙钛矿在甲胺气体诱导下的“液化”重结晶的相变现象,以及(B,C)基于该现象的钙钛矿薄膜缺陷修复。

图三（A-D）甲胺气体诱导的在不同气体压强和温度下的甲胺铅碘钙钛矿的相变和形貌变化行为，(E,F)通过调节气体压强和温度优化的甲胺铅碘钙钛矿薄膜。

图四（A-C）甲胺气体诱导的钙钛矿前驱体向钙钛矿转变的相变和形貌变化行为以及（D）其化学机理

图五（A-C）胺基气体，（D，E）卤气以及（F）氢卤酸气体诱导下的有机无机杂化卤化物钙钛矿的形貌保留的相变过程

图六 未来研究内容展望:（A）甲胺气体诱导钙钛矿“液化”过程的理论计算；(B)探索非经典结晶机理在气体-钙钛矿作用过程的存在性和重要性；（C）气体诱导下形貌保留的钙钛矿相变的预测反应机理;（D）可未来研究的不同气体-钙钛矿组合

图七 气体诱导钙钛矿化学变化行为的应用：(A)规模化钙钛矿器件（光伏电池，LED等）生产，(B)光学控制，(C)气体纯化和(D)感应。

文献链接：Gas-Induced Formation/Transformation of Organic−Inorganic Halide Perovskites（ACS Energy Lett., 2017, DOI: 10.1021/acsenergylett.7b00667）

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