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前钙钛矿、钙钛矿氧化物纳米结构的可控制备、微结构和性能研究
引言
前钙钛矿（perovskite）和钙钛矿（perovskiteoxide）是一类重要的功能性材料，具有广泛的应用前景，包括太阳能电池、光电器件、传感器、催化剂等。由于前钙钛矿和钙钛矿的晶体结构具有较高的对称性和复杂的化学组成，因此它们的可控制备和微结构调控是实现高效性能的关键。近年来，随着纳米科技和先进材料技术的不断发展，钙钛矿氧化物纳米结构的制备和性能研究受到了广泛关注。本文主要综述前钙钛矿和钙钛矿氧化物纳米结构的可控制备、微结构和性能方面的最新研究进展。
可控制备方法
钙钛矿氧化物纳米结构的制备方法多种多样，例如溶胶-凝胶法、水热法、共沉淀法、热分解法、电沉积法等。其中，溶胶-凝胶法是一种简单、容易操作、杂质控制能力强的制备方法，已被广泛应用于前钙钛矿和钙钛矿纳米材料的制备。基本的溶胶-凝胶过程包括溶胶制备、凝胶形成和热处理三个步骤。其中，溶胶制备是关键的一步，它可以通过水解、缩合和水解缩合反应形成胶体粒子。凝胶形成是将溶胶适当处理后形成胶体颗粒，一般使用沉淀剂比如乙酸铅或氯化铵，使带电胶体粒子聚集成更大的凝胶颗粒。热处理过程则将凝胶颗粒在高温下进行烧结，从而形成钙钛矿纳米材料。除此之外，电沉积法可以制备具有单晶结构的钙钛矿薄膜，其表面平整度高，晶格缺陷小，具有优异的电学性能。共沉淀法是一种将金属离子和氢氧化物综合反应而成的化学还原过程，该方法可以制备纳米级的金属氧化物，制备过程简单，但杂质控制较难。热分解法由于其高温热处理，适合制备晶粒尺寸较大的纳米材料，但难以控制其形貌结构。
微结构调控
除了制备方法的选择，材料的微结构也对其性能有重要影响。能够对其微结构进行精细调控，可以进一步提高其性能和应用效果。
尺寸调控是指通过改变材料的晶粒大小（或尺寸）来调控其物理、化学性质。钙钛矿材料的尺寸对电学性质有较大的影响。通常情况下，随着晶粒尺寸的减小，比表面积增大，界面缺陷增多，使得电子-空穴对生成和传输的难度加大，因此材料的电学性能下降。但对于一些特殊的钙钛矿材料，如CsPbBr3，其小晶粒结构具有优异的光电性能。
形貌调控是指通过改变材料的外形形态来调控其性能。在钙钛矿氧化物纳米结构中，球形、多面体、棒状等多种形态结构均被报道。球形结构的核壳结构能够更好地防止材料的聚集和氧化，其表面积大、离子交换快、光学性能优异；多面体结构的物理化学性质则由于其具有高度对称性的晶体结构而更具有平均性；棒状结构的导电性能较好，可以用于电化学传感器中。因此，将多种形态的钙钛矿氧化物进行组合可得到更多样化的性能和应用效果。
性能研究
前钙钛矿和钙钛矿氧化物纳米结构具有优异的光电性能和电化学性能，在太阳能电池、LED、催化等领域具有广阔的应用前景。其中，太阳能电池是前钙钛矿和钙钛矿应用最广泛的领域之一，由于前钙钛矿材料的带隙较窄，故其光谱响应范围较宽，可以有效利用太阳能。同时，前钙钛矿材料的光电转换效率已经超过了20%，吸引了大量的研究者投入到这一领域的研究中。在电催化领域，钙钛矿材料受到了广泛的关注，尤其是过渡金属掺杂的钙钛矿氧化物，例如Co掺杂的LaFeO3、Mn掺杂的LaCoO3等，其电化学性能优异，可以应用于清洁能源的产生和储存。
结论
综上所述，前钙钛矿和钙钛矿氧化物纳米结构的可控制备、微结构和性能研究是材料科学中一个热门的研究领域，对于实现材料性能优化和拓展应用前景都具有重要意义。随着更多制备技术和研究进展的不断涌现，相信前钙钛矿和钙钛矿氧化物纳米结构会有更加精准的制备和更加优异的性能表现。