一、研究背景:
钙钛矿材料因其独特的晶体结构和灵活的能带调节能力,在光伏、发光二极管和催化等领域展现出巨大的应用前景。然而,传统单组分钙钛矿氧化物已逐渐接近其本征性能极限,而卤化物钙钛矿的商业化则受到稳定性不足和毒性问题的制约。因此,开发兼具高性能和长期稳定性的钙钛矿材料,已成为该领域的重要使命。在此背景下,高熵(HE)材料凭借独特的结构特征和可调节的化学成分,为突破传统钙钛矿的性能和稳定性瓶颈提供了全新途径。
二、文章简介:
针对上述问题,武汉科技大学王玉华教授团队在自然指数期刊Advanced Functional Materials上发表综述论文。有别于以往主要聚焦能源相关应用的综述,本文将高熵钙钛矿(HEPs)定位为多功能材料平台,涵盖能源转换与存储、光电器件和催化应用。本文建立了合成过程、结构演化、元素分布与宏观性能之间更为系统的关联,强调了制备策略如何调控HEPs的功能特性。此外,本文还涵盖了HEPs在传统氧化物体系之外的扩展,包括了新兴的卤化物钙钛矿体系。尽管氟化物阴离子在化学上归类为卤化物,但与传统氯化物、溴化物和碘化物基卤化物钙钛矿相比,氟化物钙钛矿表现出独特的晶体化学特征、合成行为、稳定性特性和功能性能。因此,我们将氟化物钙钛矿单独分节讨论。同时,文章还讨论了与高熵效应、晶格畸变、缓慢扩散和鸡尾酒效应相关的基本机理,以及它们与增强的稳定性、电化学活性、光学性质和催化性能之间的关联。最后,除了总结已报道的成果外,本综述还对限制HEPs实际应用所面临的挑战提供了批判性展望。硕士研究生徐灿为该论文第一作者,王玉华教授为通讯作者,武汉科技大学为论文第一单位。