有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦材料（Organic-inorganic hybrid perovskite）因其帶隙可調(diào)、組分可控、光電性能優(yōu)越等優(yōu)勢(shì)受到了人們的廣泛關(guān)注。最近研究人員發(fā)現(xiàn)鈣鈦礦材料(CsPbI_3-xBr_x)可用于制備具有熱致變色性能的太陽(yáng)能電池，使得此類(lèi)材料在智能變色窗等方面展現(xiàn)出應(yīng)用前景。然而，實(shí)際應(yīng)用要求材料更穩(wěn)定高效、更環(huán)境友好、變色溫度更接近室溫。中科院化學(xué)所光化學(xué)實(shí)驗(yàn)室借助同步輻射裝置的1W1B-XAFS實(shí)驗(yàn)站，對(duì)銅基雜化鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)相變與熱致變色進(jìn)行深入研究，發(fā)現(xiàn)了一種可在60℃實(shí)現(xiàn)顏色變化的 (C₆H₁₃NH₃)₂CuCl₄鈣鈦礦材料，相關(guān)成果發(fā)表在2019年7月11日的《中國(guó)科學(xué)·化學(xué)》上。 

　　研究發(fā)現(xiàn)，銅基鈣鈦礦材料（A₂CuCl₄,A=C_nH_2n+1NH₃ n=1-6）中的有機(jī)組分A對(duì)材料的相變（變色）溫度起到了調(diào)控作用。隨著有機(jī)組分碳原子數(shù)目的增加，材料的變色溫度先升高后降低。銅基鈣鈦礦的變色行為源于無(wú)機(jī)組分[CuCl₄]^2-的幾何構(gòu)型的變化，而有機(jī)組分則影響其幾何構(gòu)型從而改變變色溫度。(1) 長(zhǎng)鏈有機(jī)組分的熱運(yùn)動(dòng)變得遲緩導(dǎo)致變色溫度升高；(2) 長(zhǎng)鏈有機(jī)組分與無(wú)機(jī)組分的相互作用（N-H···Cl氫鍵）變?nèi)跤謺?huì)導(dǎo)致變色溫度降低。 

　　我們利用北京同步輻射裝置（BSRF）的變溫XAFS測(cè)試，獲得了三種銅基鈣鈦礦材料（MA₂CuCl₄,EA₂CuCl₄和HA₂CuCl₄，其中MA=CH₃NH₃, EA=C₂H₅NH₃, HA=C₆H₁₃NH₃）在室溫和高溫條件下Cu²⁺周?chē)木钟蚪Y(jié)構(gòu)信息。由XAFS測(cè)試得知銅基鈣鈦礦中銅原子與氯原子屬于四配位的結(jié)構(gòu)-[CuCl₄]^2-，升溫會(huì)導(dǎo)致Cu-Cl的鍵長(zhǎng)的變化并改變 Cu²⁺周?chē)幕瘜W(xué)環(huán)境，影響了其中的電荷轉(zhuǎn)移過(guò)程從而引起材料宏觀上的顏色變化。 

　　研究證明了雜化鈣鈦礦材料中有機(jī)組分對(duì)材料性質(zhì)帶來(lái)的重要影響，并為開(kāi)發(fā)新型的光電功能雜化材料提供了有益的借鑒。雜化鈣鈦礦材料的相變過(guò)程主要是金屬原子周?chē)呐湮粯?gòu)型改變，普通的測(cè)試手段難以捕捉到的這種細(xì)微差別，配備了變溫測(cè)試環(huán)境的同步輻射光源裝置使得我們能夠解析室溫和高溫條件下鈣鈦礦材料的結(jié)構(gòu)信息，為分析材料的變色機(jī)理提供了最直接的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。 

　　發(fā)表文章： 

　　Jingwen Li, Xiaolong Liu, Peixin Cui, Junmeng Li, Tao Ye, Xi Wang, Chuang Zhang,* and Yong Sheng Zhao* Lead-free thermochromic perovskites with tunable transition temperatures for smart window applications, Science China Chemistry 62(2019), 1257-1262.